Une dilatation de l’espace d’un facteur 1025 en 10-35 s<\/strong><\/h2>\n\n\n\nSelon cette th\u00e9orie, entre 10-43<\/sup> seconde et 10-30<\/sup> seconde environ apr\u00e8s le temps z\u00e9ro des mod\u00e8les cosmologiques id\u00e9alis\u00e9s issus de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale<\/a>, l’espace aurait connu une phase d’expansion acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e extraordinairement forte mais tr\u00e8s br\u00e8ve. Fortement dilat\u00e9e par un facteur d’au moins 1025<\/sup> en environ 10-35<\/sup> s, la portion de l’univers qui nous est accessible gr\u00e2ce au rayonnement fossile, et dont le rayon est d’environ 45 milliards d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re<\/a> aujourd’hui, ne serait qu’une petite partie d’un espace beaucoup plus grand, pouvant d\u00e9passer des millions de milliards d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re, et m\u00eame \u00eatre infini.<\/p>\n\n\n\n
http:\/\/www.youtube.com\/embed\/bjn3i8FrZO4?rel=0 Malheureusement, l’inflation n’est pas le seul ph\u00e9nom\u00e8ne physique<\/a> capable de polariser le rayonnement fossile en donnant des modes B<\/a>. Lors de son trajet dans l’univers, l’influence de la mati\u00e8re<\/a>, par exemple avec l’effet de lentille gravitationnelle<\/a>, peut faire de m\u00eame. Il est toutefois possible de soustraire ces contaminations<\/a> du signal d’avant-plan, comme on dit dans le jargon des astrophysiciens, pour obtenir un signal que l’on pouvait consid\u00e9rer comme une preuve convaincante de la th\u00e9orie de l’inflation. Les r\u00e9sultats obtenus au SPT et pr\u00e9sent\u00e9s en 2013 ne permettaient pas encore de discerner clairement la part de l’effet de la mati\u00e8re et celle de l’inflation dans ces mesures de polarisation. Tout ce que l’on pouvait dire, c’est qu’on avait enfin mesur\u00e9 les modes B.<\/p>\n\n\n\nNombreux \u00e9taient sans doute ceux qui pensaient que si un signal en rapport avec l’inflation \u00e9tait assez fort pour \u00eatre mesur\u00e9, sa d\u00e9couverte viendrait avec les analyses des mesures de Planck<\/a>, qui ne sont pas compl\u00e8tement termin\u00e9es. Mais les membres de la collaboration Bicep<\/a> (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization<\/em>), un instrument voisin du SPT, ont annonc\u00e9 le 17 mars qu’apr\u00e8s trois saisons<\/a> d’observations et des mois pass\u00e9s \u00e0 \u00e9liminer des sources d’erreurs possibles, ils pensent avoir d\u00e9tect\u00e9 et mesur\u00e9 les modes B de l’inflation.<\/p>\n\n\n\nL’inflation, une fen\u00eatre sur une nouvelle physique<\/strong><\/h2>\n\n\n\nL’excitation gagne actuellement les cosmologistes et les physiciens<\/a> des hautes \u00e9nergies<\/a>, car la th\u00e9orie de l’inflation fait intervenir de la nouvelle physique, tr\u00e8s probablement la mythique gravitation quantique<\/a>, et peut-\u00eatre aussi une th\u00e9orie unifi\u00e9e des forces, comme les Gut. Elle fournit des m\u00e9canismes expliquant la cr\u00e9ation de la mati\u00e8re noire<\/a> ainsi que des quarks<\/a> et des leptons<\/a> qui composent notre univers et qui seraient n\u00e9s \u00e0 la suite de cette phase d’inflation. Elle peut aussi permettre d’expliquer pourquoi il y a davantage de mati\u00e8re que d’antimati\u00e8re<\/a> dans l’univers observable. Surtout, elle g\u00e9n\u00e8re des fluctuations de densit\u00e9 qui vont servir de germes<\/a> pour la formation des \u00e9toiles<\/a> et des galaxies<\/a>. La mati\u00e8re noire<\/a> aurait ainsi commenc\u00e9 \u00e0 s’effondrer gravitationnellement dans les zones de surdensit\u00e9, entra\u00eenant plus tard l’effondrement<\/a> de la mati\u00e8re baryonique que nous connaissons.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/i0.wp.com\/campusunivers.com\/wp-content\/uploads\/2023\/04\/The-Big-Bang.jpg?resize=800%2C743&ssl=1\")
<\/figure>\n\n\n\n
L’histoire du cosmos, de l’\u00e8re de Planck \u00e0 nos jours. Selon les premiers mod\u00e8les avec une phase inflationnaire consid\u00e9r\u00e9s au d\u00e9but des ann\u00e9es 1980, peu apr\u00e8s le temps de Planck, l’espace aurait subi pendant une infime fraction de seconde une p\u00e9riode d’expansion exponentiellement acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e. C’est \u00e0 la fin de cette phase que la mati\u00e8re de l’univers observable serait n\u00e9e. L’inflation y \u00e9tait produite 10-35<\/sup> seconde apr\u00e8s le Big Bang, par des analogues du champ de Brout-Englert-Higgs (BEH) du mod\u00e8le \u00e9lectrofaible. Vers 10-11<\/sup> seconde, une petite phase d’inflation \u00e9tait aussi produite au moment o\u00f9 le m\u00e9canisme de Brout-Englert-Higgs a donn\u00e9 une masse aux bosons W et Z. Bien d’autres mod\u00e8les inflationnaires ont depuis \u00e9t\u00e9 propos\u00e9s, dont certains font jouer un r\u00f4le bien plus important au champ BEH du mod\u00e8le \u00e9lectrofaible. \u00a9 Cern<\/p>\n\n\n\nLa th\u00e9orie de l’inflation fait souvent intervenir au moins un champ scalaire<\/a> analogue \u00e0 celui du boson de Brout-Englert-Higgs<\/a> (le terme d’inflaton<\/a> est utilis\u00e9 parfois pour le d\u00e9signer). Elle se d\u00e9cline selon une grande vari\u00e9t\u00e9 de mod\u00e8les faisant intervenir de la nouvelle physique issue elle aussi de diff\u00e9rentes th\u00e9ories au-del\u00e0 du mod\u00e8le standard, presque toujours \u00e0 des \u00e9nergies que ne peut sonder le LHC<\/a>. Mais il existe tout de m\u00eame plusieurs pr\u00e9dictions g\u00e9n\u00e9riques de ces mod\u00e8les, comme justement le spectre<\/a> particulier de fluctuations de densit\u00e9 \u00e0 l’origine des galaxies, et le fait que la g\u00e9om\u00e9trie de l’espace doit nous appara\u00eetre comme plate ou presque. En effet, de m\u00eame que la Terre<\/a> nous semble plate \u00e0 notre \u00e9chelle en raison de sa taille, il en serait de m\u00eame sur plusieurs dizaines de milliards d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re (et peut-\u00eatre bien plus) pour la g\u00e9om\u00e9trie de l’espace de notre univers. Plusieurs de ces pr\u00e9dictions g\u00e9n\u00e9riques ont \u00e9t\u00e9 v\u00e9rifi\u00e9es par les observations de WMap<\/a> et de Planck<\/a>. Certains mod\u00e8les ont d’ailleurs \u00e9t\u00e9 r\u00e9fut\u00e9s par ces observations. Mais la preuve semble-t-il presque indiscutable de l’existence de la phase d’inflation primordiale manquait. Il s’agissait pr\u00e9cis\u00e9ment de la mise en \u00e9vidence des modes B cosmologiques.<\/p>\n\n\n\nL’inflation, un zoom sur les fluctuations quantiques de l’espace-temps<\/strong><\/h2>\n\n\n\nLa pr\u00e9diction la plus caract\u00e9ristique, peut-\u00eatre, de la th\u00e9orie de l’inflation concerne des fluctuations quantiques dans la structure m\u00eame du tissu de l’espace-temps<\/a> qu’elles font vibrer. Elles se pr\u00e9sentent sous forme d’ondes gravitationnelles<\/a>. Ces fluctuations sont d’ordinaire si faibles et si microscopiques qu’elles sont inobservables. Mais lors de l’inflation, l’expansion de l’espace aurait agi comme un gigantesque zoom agrandissant ces fluctuations quantiques et rendant ces ondes gravitationnelles visibles dans le rayonnement fossile<\/a> \u00e0 grande \u00e9chelle sur la vo\u00fbte c\u00e9leste. On peut alors d\u00e9montrer leur occurrence sous la forme d’une polarisation bien sp\u00e9cifique. Il semble tr\u00e8s difficile d’expliquer la pr\u00e9sence de cette polarisation autrement qu’en faisant intervenir une phase de dilatation<\/a> \u00e9norme de l’espace, seule \u00e0 m\u00eame de faire passer des fluctuations de l’espace-temps du monde de la microphysique \u00e0 celui de la macrophysique.<\/p>\n\n\n\nSi les chercheurs de Bicep ne se sont pas tromp\u00e9s et s’il n’existe aucun autre moyen de produire les modes B observ\u00e9s autrement qu’en faisant appel \u00e0 la th\u00e9orie de l’inflation, alors nous sommes entr\u00e9s dans une r\u00e9volution en cosmologie, probablement comparable \u00e0 ce qui s’est produit en 1965 apr\u00e8s la d\u00e9tection du rayonnement fossile. Elle pourrait nous conduire \u00e0 prendre encore plus au s\u00e9rieux la notion de multivers<\/a>, un ensemble d’univers avec des lois physiques diff\u00e9rentes (bien que respectant celles de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale<\/a> et de la m\u00e9canique quantique<\/a>), dont le n\u00f4tre ne serait qu’un modeste repr\u00e9sentant, ainsi que d’un pr\u00e9-Big Bang<\/a>.<\/p>\n\n\n\nDans l’\u00e9tat actuel des choses, les mesures de Bicep semblent indiquer que l’inflation s’est produite 10-37<\/sup> s apr\u00e8s l’instant z\u00e9ro, alors que les \u00e9nergies associ\u00e9es \u00e0 l’inflaton auraient \u00e9t\u00e9 de l’ordre de 1016<\/sup> GeV<\/a>, soit 1012<\/sup> fois plus importante que ce que peut atteindre le LHC. Remarquablement, cette valeur est pr\u00e9cis\u00e9ment de l’ordre de celle en dessous de laquelle cessent d’\u00eatre unifi\u00e9es les forces \u00e9lectrofaibles et nucl\u00e9aire forte dans le cadre des th\u00e9ories de grande unification<\/a> (notamment supersym\u00e9triques<\/a>), qui pr\u00e9disent justement au m\u00eame moment une phase d’inflation. Une co\u00efncidence ? Futura-Sciences aura l’occasion de revenir bient\u00f4t sur toutes ces questions.<\/p>\n\n\n\n
Nombreux \u00e9taient sans doute ceux qui pensaient que si un signal en rapport avec l’inflation \u00e9tait assez fort pour \u00eatre mesur\u00e9, sa d\u00e9couverte viendrait avec les analyses des mesures de Planck<\/a>, qui ne sont pas compl\u00e8tement termin\u00e9es. Mais les membres de la collaboration Bicep<\/a> (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization<\/em>), un instrument voisin du SPT, ont annonc\u00e9 le 17 mars qu’apr\u00e8s trois saisons<\/a> d’observations et des mois pass\u00e9s \u00e0 \u00e9liminer des sources d’erreurs possibles, ils pensent avoir d\u00e9tect\u00e9 et mesur\u00e9 les modes B de l’inflation.<\/p>\n\n\n\n L’excitation gagne actuellement les cosmologistes et les physiciens<\/a> des hautes \u00e9nergies<\/a>, car la th\u00e9orie de l’inflation fait intervenir de la nouvelle physique, tr\u00e8s probablement la mythique gravitation quantique<\/a>, et peut-\u00eatre aussi une th\u00e9orie unifi\u00e9e des forces, comme les Gut. Elle fournit des m\u00e9canismes expliquant la cr\u00e9ation de la mati\u00e8re noire<\/a> ainsi que des quarks<\/a> et des leptons<\/a> qui composent notre univers et qui seraient n\u00e9s \u00e0 la suite de cette phase d’inflation. Elle peut aussi permettre d’expliquer pourquoi il y a davantage de mati\u00e8re que d’antimati\u00e8re<\/a> dans l’univers observable. Surtout, elle g\u00e9n\u00e8re des fluctuations de densit\u00e9 qui vont servir de germes<\/a> pour la formation des \u00e9toiles<\/a> et des galaxies<\/a>. La mati\u00e8re noire<\/a> aurait ainsi commenc\u00e9 \u00e0 s’effondrer gravitationnellement dans les zones de surdensit\u00e9, entra\u00eenant plus tard l’effondrement<\/a> de la mati\u00e8re baryonique que nous connaissons.<\/p>\n\n\n\n La th\u00e9orie de l’inflation fait souvent intervenir au moins un champ scalaire<\/a> analogue \u00e0 celui du boson de Brout-Englert-Higgs<\/a> (le terme d’inflaton<\/a> est utilis\u00e9 parfois pour le d\u00e9signer). Elle se d\u00e9cline selon une grande vari\u00e9t\u00e9 de mod\u00e8les faisant intervenir de la nouvelle physique issue elle aussi de diff\u00e9rentes th\u00e9ories au-del\u00e0 du mod\u00e8le standard, presque toujours \u00e0 des \u00e9nergies que ne peut sonder le LHC<\/a>. Mais il existe tout de m\u00eame plusieurs pr\u00e9dictions g\u00e9n\u00e9riques de ces mod\u00e8les, comme justement le spectre<\/a> particulier de fluctuations de densit\u00e9 \u00e0 l’origine des galaxies, et le fait que la g\u00e9om\u00e9trie de l’espace doit nous appara\u00eetre comme plate ou presque. En effet, de m\u00eame que la Terre<\/a> nous semble plate \u00e0 notre \u00e9chelle en raison de sa taille, il en serait de m\u00eame sur plusieurs dizaines de milliards d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re (et peut-\u00eatre bien plus) pour la g\u00e9om\u00e9trie de l’espace de notre univers. Plusieurs de ces pr\u00e9dictions g\u00e9n\u00e9riques ont \u00e9t\u00e9 v\u00e9rifi\u00e9es par les observations de WMap<\/a> et de Planck<\/a>. Certains mod\u00e8les ont d’ailleurs \u00e9t\u00e9 r\u00e9fut\u00e9s par ces observations. Mais la preuve semble-t-il presque indiscutable de l’existence de la phase d’inflation primordiale manquait. Il s’agissait pr\u00e9cis\u00e9ment de la mise en \u00e9vidence des modes B cosmologiques.<\/p>\n\n\n\n La pr\u00e9diction la plus caract\u00e9ristique, peut-\u00eatre, de la th\u00e9orie de l’inflation concerne des fluctuations quantiques dans la structure m\u00eame du tissu de l’espace-temps<\/a> qu’elles font vibrer. Elles se pr\u00e9sentent sous forme d’ondes gravitationnelles<\/a>. Ces fluctuations sont d’ordinaire si faibles et si microscopiques qu’elles sont inobservables. Mais lors de l’inflation, l’expansion de l’espace aurait agi comme un gigantesque zoom agrandissant ces fluctuations quantiques et rendant ces ondes gravitationnelles visibles dans le rayonnement fossile<\/a> \u00e0 grande \u00e9chelle sur la vo\u00fbte c\u00e9leste. On peut alors d\u00e9montrer leur occurrence sous la forme d’une polarisation bien sp\u00e9cifique. Il semble tr\u00e8s difficile d’expliquer la pr\u00e9sence de cette polarisation autrement qu’en faisant intervenir une phase de dilatation<\/a> \u00e9norme de l’espace, seule \u00e0 m\u00eame de faire passer des fluctuations de l’espace-temps du monde de la microphysique \u00e0 celui de la macrophysique.<\/p>\n\n\n\n Si les chercheurs de Bicep ne se sont pas tromp\u00e9s et s’il n’existe aucun autre moyen de produire les modes B observ\u00e9s autrement qu’en faisant appel \u00e0 la th\u00e9orie de l’inflation, alors nous sommes entr\u00e9s dans une r\u00e9volution en cosmologie, probablement comparable \u00e0 ce qui s’est produit en 1965 apr\u00e8s la d\u00e9tection du rayonnement fossile. Elle pourrait nous conduire \u00e0 prendre encore plus au s\u00e9rieux la notion de multivers<\/a>, un ensemble d’univers avec des lois physiques diff\u00e9rentes (bien que respectant celles de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale<\/a> et de la m\u00e9canique quantique<\/a>), dont le n\u00f4tre ne serait qu’un modeste repr\u00e9sentant, ainsi que d’un pr\u00e9-Big Bang<\/a>.<\/p>\n\n\n\n Dans l’\u00e9tat actuel des choses, les mesures de Bicep semblent indiquer que l’inflation s’est produite 10-37<\/sup> s apr\u00e8s l’instant z\u00e9ro, alors que les \u00e9nergies associ\u00e9es \u00e0 l’inflaton auraient \u00e9t\u00e9 de l’ordre de 1016<\/sup> GeV<\/a>, soit 1012<\/sup> fois plus importante que ce que peut atteindre le LHC. Remarquablement, cette valeur est pr\u00e9cis\u00e9ment de l’ordre de celle en dessous de laquelle cessent d’\u00eatre unifi\u00e9es les forces \u00e9lectrofaibles et nucl\u00e9aire forte dans le cadre des th\u00e9ories de grande unification<\/a> (notamment supersym\u00e9triques<\/a>), qui pr\u00e9disent justement au m\u00eame moment une phase d’inflation. Une co\u00efncidence ? Futura-Sciences aura l’occasion de revenir bient\u00f4t sur toutes ces questions.<\/p>\n\n\n\n
http:\/\/www.youtube.com\/embed\/bjn3i8FrZO4?rel=0 Malheureusement, l’inflation n’est pas le seul ph\u00e9nom\u00e8ne physique<\/a> capable de polariser le rayonnement fossile en donnant des modes B<\/a>. Lors de son trajet dans l’univers, l’influence de la mati\u00e8re<\/a>, par exemple avec l’effet de lentille gravitationnelle<\/a>, peut faire de m\u00eame. Il est toutefois possible de soustraire ces contaminations<\/a> du signal d’avant-plan, comme on dit dans le jargon des astrophysiciens, pour obtenir un signal que l’on pouvait consid\u00e9rer comme une preuve convaincante de la th\u00e9orie de l’inflation. Les r\u00e9sultats obtenus au SPT et pr\u00e9sent\u00e9s en 2013 ne permettaient pas encore de discerner clairement la part de l’effet de la mati\u00e8re et celle de l’inflation dans ces mesures de polarisation. Tout ce que l’on pouvait dire, c’est qu’on avait enfin mesur\u00e9 les modes B.<\/p>\n\n\n\nL’inflation, une fen\u00eatre sur une nouvelle physique<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
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L’histoire du cosmos, de l’\u00e8re de Planck \u00e0 nos jours. Selon les premiers mod\u00e8les avec une phase inflationnaire consid\u00e9r\u00e9s au d\u00e9but des ann\u00e9es 1980, peu apr\u00e8s le temps de Planck, l’espace aurait subi pendant une infime fraction de seconde une p\u00e9riode d’expansion exponentiellement acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e. C’est \u00e0 la fin de cette phase que la mati\u00e8re de l’univers observable serait n\u00e9e. L’inflation y \u00e9tait produite 10-35<\/sup> seconde apr\u00e8s le Big Bang, par des analogues du champ de Brout-Englert-Higgs (BEH) du mod\u00e8le \u00e9lectrofaible. Vers 10-11<\/sup> seconde, une petite phase d’inflation \u00e9tait aussi produite au moment o\u00f9 le m\u00e9canisme de Brout-Englert-Higgs a donn\u00e9 une masse aux bosons W et Z. Bien d’autres mod\u00e8les inflationnaires ont depuis \u00e9t\u00e9 propos\u00e9s, dont certains font jouer un r\u00f4le bien plus important au champ BEH du mod\u00e8le \u00e9lectrofaible. \u00a9 Cern<\/p>\n\n\n\nL’inflation, un zoom sur les fluctuations quantiques de l’espace-temps<\/strong><\/h2>\n\n\n\n