Au début, il ny avait rien. Un insondable « rien » qui défie la compréhension humaine. Heather Cooper et Nigel Henbest, Le Big Bang, Hachette Jeunesse.

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3 Au début, il ny avait rien. Un insondable « rien » qui défie la compréhension humaine. Heather Cooper et Nigel Henbest, Le Big Bang, Hachette Jeunesse De toutes façons, même les régions les plus vides du cosmos sont structurées par limpalpable tissu de lespace et organisées par linaudible horloge du temps. Pourtant, il y a très, très longtemps, la matière et le rayonnement nexistaient pas, non plus que lespace et le temps. Nous pouvons imaginer ce rien comme les zones les plus vides de lUnivers actuel, quelque part entre les galaxies les plus lointaines, bien que ces régions soient malgré tout parsemées datomes et traversées de rayonnements. Notre histoire commence par « Il était une fois » - quand il ny avait ni espace, ni temps.

4 Le temps nexiste pas Le temps nest pas comme un fleuve coulant éternellement entre le passé et le futur. Il est intimement lié à lespace, à la matière et à la gravité. On ne peut donc pas parler de ce quil y avait avant le Big Bang, car le temps nexistait pas encore. Absence despace Avant lapparition de lespace, rien ne pouvait exister puisque la notion même de lieu navait pas de sens. Notre Univers a non seulement surgi de rien, mais de nulle part. Pourquoi, Comment ? Pourquoi lUnivers est apparu ? Pourquoi le rien est-il devenu quelque chose ? Depuis son origine, il semble que lHomme, et plus particulièrement certains philosophes et théologiens proposent des réponses sans pouvoir les justifier concrètement. Comment lUnivers est apparu ? La science, elle, se borne à constater que quelque chose sest passé, et tente de savoir quoi.

5 Le temps zéro (ou le premier Big Bang) A partir de « rien », une boule de lumière est apparue. Une infime boule de lumière infiniment chaude. Tout lespace sy trouvait concentré et cest là que la grande horloge cosmique, il y a quelque 13 milliards dannées, a commencé à battre. Lénergie contenue dans cette petite « boule de feu » (10 -23 cm et 10 28 degrés) était si gigantesque quelle sest transformée en particules et antiparticules. A ses tout débuts, lUnivers ne contient pas de matière sous la forme qui nous est familière. Il ny règne pas de forces comme la gravité. Matière, rayonnement et forces sont alors liés de façon inextricable. Si ce phénomène en était resté là, rien de ce que nous connaissons naurait sûrement existé. Mais un événement curieux sest produit.

6 Linflation cosmique ou le « vrai Big Bang ». Soudain, en une infime fraction de seconde, lUnivers a vu sa dimension multipliée par 10 50 et sa température est tombée à -273°. Entre 10 -35 et 10 -32 seconde, il se serait agrandi dun facteur dau moins 10 26 (cent millions de milliards de milliards de fois)*. De la taille dun atome à celle dune galaxie ! * Sciences et Avenir, Hors série n°158, Mai/juin 2009 De la « soupe » primitive » aux premiers éléments Dans cette phase primitive, alors que lUnivers na que 10 -33 seconde, il créé les futurs constituants élémentaires de la matière en abondance (gluons, leptons, WIMPs, quarks, bosons, graviton, neutrinos,…). De lâge dune seconde à trois minutes, se constituent les premières briques de matière. Apparaissent alors les trois premiers éléments chimiques : le deutérium (hydrogène lourd : un proton + un neutron), lhélium-3 (deux protons + un neutron) et lhélium-4 (trois protons + un neutron). A la fin des trois premières minutes, la création effrénée déléments se ralentit et se finit sur une ultime réaction qui voit se créer le lithium.

7 Des limites Les théories actuelles ne permettent pas encore dexpliquer ce qui sest passée au moment du premier Big Bang. Les physiciens, par calculs, ne peuvent remonter que jusquà linstant 10 -42 seconde après lévènement. Quant aux astrophysiciens, leurs observations sarrêtent à 300 000 ans après le Big Bang : la phase précédente nayant pas libéré de photons (lumière), il nest pas possible de lobserver. Après avoir pensé que tous les éléments chimiques avaient été créés lors du Big Bang, il a fallu accepter que ce nétait en fait que le cas des plus légers (hydrogène, hélium et lithium). Les 89 autres éléments (connus à ce jour) qui ne constituent que 1% de la matière de lUnivers, ont été « forgés » au cœur des étoiles, puis disséminés dans lespace interstellaire lors de leur mort explosive.

8 Le rayonnement fossile Le rayonnement fossile a été découvert par hasard en 1964 par 2 radio- astronomes américains qui règlaient une antenne ; ils ont remarqué un bruit de fond étrange qu'ils n'arrivaient pas à masquer. Les satelittes WMAP et COBE ont en fait cartographié ce rayonnement dont la quasi uniformité dans l'univers a créé pas mal de questions et étayé l'hypothèse de l'inflation cosmologique. La rayonnement fossile, vous voulez le "voir" ? Allumez votre téléviseur sur un canal libre : une partie de la neige présente sur l'écran correspond à ce rayonnement. Comment un signal aussi vieux peut-il être perçu encore de nos jours? La réponse est que l'Univers est immense. Les ondes lumineuses et radio en provenance de galaxies lointaines doivent voyager pendant des millions, voire des milliards d'années, avant de nous atteindre. Plus grande est la distance entre nous et la source, plus tôt dans l'histoire de l'Univers son signal a été émis. En théorie, il devrait être possible de regarder ainsi dans le passé jusqu'aux premiers instants de l'Univers.

9 Environ un demi milliard dannées après le Big Bang, des rassemblement de nuages de gaz sont à lorigine des galaxies. La nôtre, la Voie Lactée, est née de leffondrement sous leffet de la gravité, dinnombrables nuages de gaz chauds. Ceci forme un noyau très actif avec, en son centre, un trou noir. Neuf milliards dannées après sa naissance tumultueuse, notre Voie Lactée connaît une période de tranquillité. Lénorme trou noir denviron 3 millions de masses solaires est toujours tapi en son centre. Mais la matière autour de lui sest faite rare, son « appétit » sest assagi. Des milliards détoiles sont apparues au sein de la Galaxie, formant une spirale à deux (ou 4 bras) de 100 000 années lumière de diamètre. Naissance de la Voie Lactée

10 Une étoile est née Il y a 4,6 milliards dannées, dans une lointaine banlieue de la Voie Lactée, un nuage de gaz et de poussière a commencé à seffondrer sur lui-même, se changeant en un disque tournoyant. Son centre est devenu de plus en plus chaud et dense jusquà ce quil « sallume ». Une étoile, notre soleil, était née. Sa lumière, engendrée par les réactions de fusion nucléaire, a balayé le disque qui sest condensé en neuf planètes dont la nôtre.

11 Vous qui tournez cette page, prenez conscience que vous frottez en un point votre index contre la cellulose du papier. De ce contact naît un échauffement infime. Un échauffement toutefois bien réel. Rapporté dans l'infiniment petit, cet échauffement provoque le saut d'un électron qui quitte son atome et vient ensuite percuter une autre particule. Mais cette particule est, en fait, « relativement » immense. Si bien que le choc avec l'électron constitue pour elle un véritable bouleversement. Avant, elle était inerte, vide, froide. À cause de votre ; « saut » de page, la voici en crise. Par ce geste, vous avez provoqué quelque chose dont vous ne connaîtrez jamais toutes les conséquences. Une explosion dans l'infiniment petit. Des fragments de matière expulsés. De l'énergie diffusée.

12 Des micro-mondes sont peut-être nés, des gens y vivent, et ces êtres vont découvrir la métallurgie, la cuisine à la vapeur et les voyages stellaires. Ils pourront même se révéler plus intelligents que nous. Et ils n'auraient jamais existé si vous n'aviez pas eu ce livre entre les mains et si votre doigt n'avait pas provoqué un échauffement, précisément à cet endroit du papier. Parallèlement, notre univers trouve sûrement sa place lui aussi dans un coin de page d'un livre gigantissime, une semelle de chaussure ou la mousse d'une canette de bière de quelque autre civilisation géante. Notre génération n'aura sans doute jamais les moyens de vérifier et entre quel infiniment petit et quel infiniment grand nous nous trouvons. Mais ce que nous savons, c'est qu'il y a bien longtemps, notre univers ou en tout cas la particule qui contient notre univers, était vide, froide, noire, immobile.

13 Et puis quelqu'un ou quelque chose a provoqué la crise. On a tourné la page, on a marché sur une pierre, on a raclé la mousse d'une canette de bière. Toujours est-il qu'il y a eu un « réveil ». Chez nous, on le sait, ça a été une gigantesque explosion. On l'a nommée big-bang. Imaginez donc ce vaste espace de silence soudain réveillé par une déflagration titanesque. Pourquoi a t on tourné la page, là- haut ? Pourquoi a t on raclé la mousse de bière ? Pour que tout évolue et survienne à cette seconde-ci où vous, lecteur précis, lisez ce livre précis, dans cet endroit précis où vous vous trouvez. Et peut-être que, chaque fois que vous tournez une page de ce livre, un nouvel univers se crée, quelque part dans l'infiniment petit. Appréciez votre immense pouvoir. Bernard WERBER, Sciences et Avenir Avril 2009