Notes sur le phénomène du Big Bang: les constantes fondamentales, Notes de Astronomie
Caroline_lez
Caroline_lez9 January 2014

Notes sur le phénomène du Big Bang: les constantes fondamentales, Notes de Astronomie

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Notes d'astronomie sur le phénomène du Big Bang: les constantes fondamentales Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Les quatre forces, La vie, but de l'Univers?
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Phénomène du Big Bang : Constante

fondamentale

Lorsque les astrophysiciens étudient le Big Bang et la formation des structures de l'Univers, de

façon théorique ou à l'aide de simulations numériques, ils doivent analyser l'influence de

différents paramètres comme par exemple la proportion de matière sombre. De manière plus

générale, il leur est possible d'étudier l'influence de différents facteurs dans l'évolution de

l'Univers. Ils peuvent ainsi altérer des constantes fondamentales, par exemple la constante de

gravitation, ou bien changer des conditions initiales comme la densité moyenne de matière.

Ceci leur permet d'analyser comment l'Univers se serait développé si ces paramètres avaient été

différents.

Ce genre d'étude comparative a conduit à une conclusion extrêmement surprenante. La plupart

des univers virtuels ainsi créés en faisant varier constantes fondamentales et conditions initiales

sont incapables d'aboutir à la vie, du moins à une forme de vie similaire à la nôtre. Seuls les

univers ayant des paramètres très proches des valeurs réelles permettent à la vie de se

développer.

Les quatre forces

Nous pouvons illustrer ceci en passant en revue la façon dont quelques processus

astrophysiques seraient altérés si l'intensité des quatre forces fondamentales était différente.

Si la force de gravitation était plus puissante, elle serait capable d'accumuler plus de gaz lors

la formation stellaire et seules des étoiles massives se formeraient. Or, ces dernières ont une

durée de vie beaucoup plus courte que notre Soleil. La vie n'aurait donc pas à sa disposition les

milliards d'années qui lui ont été nécessaires pour se développer sur Terre. Au contraire, si la

force de gravitation était plus faible, seules des étoiles peu massives se formeraient. Il n'y aurait

pas d'explosion de supernova et aucun élément plus lourd que l'hydrogène ou l'hélium

n'apparaîtrait. Or, une vie uniquement fondée sur ces deux éléments est très difficile à

imaginer.

Si l'interaction électromagnétique était plus forte, les liens entre noyaux et électrons à

l'intérieur des atomes seraient plus solides et plus difficiles à défaire. Or, c'est en partageant

certains de leurs électrons que les atomes créent des liaisons chimiques et s'organisent en

molécules. Si cela devenait trop difficile, toute chimie serait impossible, ce qui empêcherait la

vie de se développer. Si l'interaction électromagnétique était plus faible, les liens entre

électrons et noyaux seraient moins solides. Ceci rendrait les atomes très fragiles et empêcherait

probablement la chimie de la vie.

Si l'interaction nucléaire forte était plus puissante, protons et neutrons seraient beaucoup plus

disposés à s'associer. Ils formeraient systématiquement des éléments lourds. Il n'y aurait par

exemple pas d'hydrogène, donc pas d'eau, ce qui défavoriserait sérieusement la chimie de la

vie. Si cette interaction était moins intense, protons et neutrons seraient moins enclins à

s'assembler. Il n'y aurait pas d'élément plus lourd que l'hydrogène, donc pas de vie.

Enfin, dans le cas de l'interaction nucléaire faible, le problème se poserait principalement après

le Big Bang, à l'époque où une partie des neutrons se désintègrent en protons, juste avant

la nucléosynthèse primordiale. Si l'interaction faible était plus puissante, plus de neutrons

seraient transformés en protons et il y aurait par conséquent moins d'hélium dans l'Univers.

Ceci empêcherait plus tard la formation de certains éléments lourds nécessaires à la vie. Au

contraire, si l'interaction était plus faible, les neutrons ne se désintégreraient pas et la

nucléosynthèse primordiale conduirait à un Univers rempli d'hélium. L'hydrogène, ingrédient

indispensable à la vie, serait absent.

La vie, but de l'Univers ?

La liste ne s'arrête pas là et d'autres coïncidences troublantes peuvent être mises en évidence.

Elles montrent toutes qu'un Univers avec des constantes fondamentales ou des conditions

initiales différentes du nôtre n'aurait pas aboutit à la vie telle que nous la connaissons.

Ce résultat constitue une grande surprise. Tout au long de l'histoire de l'astronomie, l'homme a

peu à peu perdu sa place centrale dans l'Univers. Ni sa planète, ni son étoile, ni

sa galaxie n'avait une importance particulière. Mais il semble soudain que l'Univers a

exactement les propriétés requises pour que l'homme - ou plus généralement la vie - puisse

apparaître.

Que faut-il penser de cette étonnante conclusion ? Certains auteurs voient dans ces

coïncidences troublantes la preuve que la vie était le but ultime de l'Univers. Pour eux, ce

dernier possède les propriétés nécessaires à l'apparition de la vie car telle est sa raison d'être,

une hypothèse qui porte le nom de principe anthropique.

Le principe anthropique a pour défaut de ne rien expliquer et de conduire à des interprétations

plus religieuses que scientifiques. Une autre explication, sans doute plus rationnelle, est fournie

par la théorie des univers parallèles. Cette théorie, née à la fin des années 1950 fut introduite

pour essayer d'expliquer un autre casse-tête de la physique, l'expérience du chat de

Schrödinger.

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