Saurons-nous jamais comment l'univers est né?

On pense que notre univers est né le 13.8il y a un milliard d'années après le Big Bang et depuis, il ne cesse de s'étendre avec une accélération. Cependant, ce qui s'est passé exactement dans les premières secondes après la naissance de l'Univers - l'inflation - pendant longtemps reste un mystère pour les physiciens. Selon la nouvelle hypothèse, racontée par Live Science, dans un univers relativement jeune, «l'observateur doit être protégé» de l'observation directe des plus petites structures de l'espace. En d'autres termes, les physiciens, par définition, ne pourront jamais modéliser l'inflation avec des outils conventionnels, et ils devront trouver un meilleur moyen. La nouvelle hypothèse met en évidence une caractéristique spécifique des modèles inflationnistes qui prennent de très, très petites fluctuations dans l'espace-temps et les agrandissent. Mais comme il n'existe pas de théorie physique complète de ces petites fluctuations, les modèles d'inflation avec cette caractéristique (c'est-à-dire presque tous) ne fonctionneront jamais. Permettez-moi de vous rappeler que les observations de la structure à grande échelle de l'Univers et des restes de lumière du Big Bang ont montré plus tôt que dans le tout premier Univers, notre cosmos traversait probablement une période d'expansion incroyablement rapide.

Notre connaissance de l'Univers, hélas, est insuffisante pour comprendre ce qui s'est passé dans la première fraction de seconde après sa naissance.

Évolution de l'univers primitif

Aujourd'hui, nous savons qu'en raison de l'inflation,En une fraction de seconde, l'univers est devenu des milliards et des billions de fois plus grand. Dans le processus, l'inflation a également rendu notre cosmos un peu inégal: à mesure qu'il évoluait, les plus petites fluctuations quantiques aléatoires - des fluctuations intégrées dans le tissu de l'espace-temps lui-même - sont devenues beaucoup, beaucoup plus importantes, ce qui signifiait que certaines zones étaient plus densément remplies de matière que de autres.

Après tout, ces différences submicroscopiquesdeviennent macroscopiques ... et même plus, dans certains cas s'étendant d'un bout à l'autre de l'univers. Des millions et des milliards d'années plus tard, ces minuscules différences de densité sont devenues les graines des étoiles, des galaxies et des plus grandes structures de l'espace. Mais si l'inflation dans l'univers primitif a fait de notre univers tel que nous le connaissons aujourd'hui, alors qu'est-ce qui a exactement poussé l'inflation à agir? Combien de temps cela a-t-il duré et qu'est-ce qui l'a arrêté? Hélas, les scientifiques n'ont pas de réponses à ces questions - il leur manque simplement une description physique complète de cet événement important.

Le modèle inflationniste de l'Univers ressemble à ceci.

Un autre mystère est que dansDans la plupart des modèles d'inflation, les fluctuations à des échelles extrêmement petites se transforment en différences macroscopiques. Ces différences sont incroyablement minuscules et il faudrait une nouvelle théorie de la physique pour décrire la réalité avec elles. Ceci, d'ailleurs, se profile déjà à l'horizon, dont j'ai parlé plus en détail dans cet article.

Différentes approches pour comprendre l'inflation

Puisque les scientifiques n'ont pas de théorie qui unitPour la physique à haute énergie et à petite échelle (par exemple, dans des conditions telles que l'inflation), les physiciens tentent de construire des versions à plus faible énergie afin de progresser. «Dans la nouvelle hypothèse, cependant, cette stratégie ne fonctionne pas car lorsque nous l'utilisons pour modéliser l'inflation, le processus d'inflation est si rapide qu'il soumet le régime sous-Planck à une observation macroscopique», écrivent les auteurs de la nouvelle étude.

Une autre approche possible pour modéliser l'univers primitif réside dans théorie des cordesce qui en soi est encourageantun candidat pour la création d'une théorie unifiée de tout (combinant physique classique et quantique). Fait intéressant, dans ce modèle, l'univers n'est pas soumis à une période d'inflation rapide. Au contraire, la période d'inflation est beaucoup plus douce et plus lente, et les fluctuations ne sont pas «affectées» par l'univers macroscopique. Cependant, la soi-disant «théorie du champ effectif» (modèles de gaz de chaîne) n'a pas encore suffisamment de détails pour être vérifiée sur la base de preuves observables de l'inflation dans l'Univers.

L'univers observable cache de nombreux secrets.

Voir aussi: Le monde est-il vraiment sur le point de découvrir une «nouvelle physique»?

Permettez-moi de vous rappeler que la théorie des cordes prédit un énormele nombre d'univers potentiels, dont notre espace spécifique (avec son ensemble de forces et de particules et le reste de la physique) ne représente qu'un seul. Pourtant, la plupart (sinon tous) des modèles d'inflation sont incompatibles avec la théorie des cordes au niveau de base. Au lieu de cela, ils appartiennent à ce que les physiciens appellent des «marais» - des régions d'univers possibles qui ne peuvent tout simplement pas exister physiquement.

Les scientifiques espèrent encore aujourd'hui construire un modèle traditionnel d'inflation, mais si la nouvelle hypothèse est correcte, elle limitera sévèrement les types de modèles que les physiciens peuvent construire. Il est également important de comprendre que la nouvelle hypothèse n'est pour l'instant rien de plus qu'une hypothèse... Ce qui, cependant, est en accord avec la théorie des cordes non prouvée (en fait, la théorie des cordes est loin d'être complète et n'est pas encore capable de faire des prédictions).

La théorie des cordes est conçue pour combiner toutes nos connaissances de l'univers et l'expliquer.

Intéressant: découverte d'une nouvelle preuve de la théorie des cordes

Mais de telles idées sont toujours utiles, carles physiciens ne comprennent fondamentalement pas le processus d'inflation. Tout ce qui peut aider les chercheurs à perfectionner leurs capacités de réflexion, y compris en dehors des sentiers battus, est donc le bienvenu. Pensez-vous que les physiciens pourront comprendre comment l'univers est né dans les années à venir? Nous attendrons la réponse ici, ainsi que dans les commentaires de cet article.