L'astronomie

Théorie inflationniste

Théorie inflationniste

Selon la théorie du Big Bang ou du Big Bang, généralement acceptée, l'Univers est né d'une explosion initiale qui a provoqué l'expansion de la matière à partir d'un état de condensation extrême.

Cependant, dans la formulation originale de la théorie du Big Bang, il y avait plusieurs problèmes non résolus. L'état de la matière au moment de l'explosion était tel que les lois physiques normales ne pouvaient pas être appliquées.

Le degré d'uniformité observé dans l'Univers était également difficile à expliquer car, selon cette théorie, l'Univers se serait développé trop rapidement pour développer cette uniformité.

Selon la théorie du Big Bang, l'expansion de l'univers perd de la vitesse, tandis que la théorie inflationniste l'accélère et induit la distanciation, de plus en plus rapide, de certains objets par rapport à d'autres. Cette vitesse de séparation devient supérieure à la vitesse de la lumière, sans violer la théorie de la relativité, qui interdit à tout corps de masse finie de se déplacer plus rapidement que la lumière. Ce qui se passe, c'est que l'espace autour des objets se dilate plus rapidement que la lumière, tandis que les corps restent au repos par rapport à lui.

Cette vitesse extraordinaire d'expansion initiale est attribuée à l'uniformité de l'univers visible, les parties qui le constituaient étaient si proches les unes des autres, qu'elles avaient une densité et une température communes.

Le physicien et cosmologiste Alan H Guth du Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) a suggéré en 1981 que l'univers chaud, à un stade intermédiaire, pourrait se développer de façon exponentielle.

L'idée de Guth postulait que ce processus d'inflation se développait alors que l'univers primordial était dans un état de surfusion instable. Cet état surfondu est commun dans les transitions de phase; par exemple, dans des conditions appropriées, l'eau reste liquide en dessous de zéro degré. Bien sûr, l'eau surfondue finit par geler; Cet événement se produit à la fin de la période inflationniste.

En 1982, le cosmologiste russe Andrei Linde a présenté ce qu'on a appelé la "nouvelle hypothèse de l'univers inflationniste". Linde a réalisé que l'inflation est quelque chose qui se produit naturellement dans de nombreuses théories des particules élémentaires, y compris les modèles les plus simples de champs scalaires.

Si la plupart des physiciens ont supposé que l'univers était né à la fois; qu'au début c'était très chaud, et que le champ scalaire au départ avait une énergie potentielle minimale, alors l'inflation apparaît comme naturelle et nécessaire, loin d'un phénomène exotique appelé par les théoriciens à sortir de leurs problèmes. C'est une variante qui ne nécessite pas d'effets gravitationnels quantiques, de transitions de phase, de surfusion ou encore une surchauffe initiale.

En considérant tous les types et valeurs possibles de champs scalaires dans l'univers primordial et en essayant de vérifier si l'un d'entre eux conduit à l'inflation, on constate que dans les endroits où cela ne se produit pas, ils restent petits et dans les domaines où il se produit ils se terminent étant exponentiellement grande et dominent le volume total de l'univers. Considérant que les champs scalaires peuvent prendre des valeurs arbitraires dans l'univers primordial, Andrei Linde a appelé cette hypothèse «inflation chaotique».

La théorie de l'inflation prédit que l'univers doit être essentiellement plat, ce qui peut être testé expérimentalement, car la densité de matière d'un univers plat est directement liée à sa vitesse d'expansion.

L'autre prédiction testable de cette théorie a à voir avec les perturbations de densité produites pendant l'inflation. Ce sont des perturbations de la distribution de la matière dans l'univers, qui pourraient même s'accompagner d'ondes gravitationnelles. Les perturbations laissent leur marque sur le fond des micro-ondes cosmiques, qui remplit le cosmos pendant près de 13,8 milliards d'années.

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