La cosmologie, laboratoire pour l'infiniment petit

L'infiniment grand et l'infiniment petit se rejoignent dans la description de l'universunivers global. C'est une des avancées majeures de la physiquephysique des cinquante dernières années. Il existe ainsi un dialogue permanent entre physique de l'infiniment petit et cosmologiecosmologie.

Cœur de la voie lactée vu en infrarouge par le télescope spatial Spitzer de la Nasa. © Nasa/JPL-Caltech/S. Stolovy (SSC/Caltech)

Les progrès attendus en physique des particules grâce aux expériences menées au LHCLHC (Large HadronHadron Collider au CernCern), à Genève, donneront des renseignements précieux sur la physique de l'univers primordial.

En effet, les 300.000 premières années de l'univers sont le siège de phénomènes qui peuvent être reproduits dans les accélérateurs de particules et les expériences de physique nucléaire et atomique. C'est cette correspondance qui nous permet de comprendre comment les éléments tels que les noyaux puis les atomesatomes se sont formés.

C'est aussi cette compréhension des phénomènes microscopiques qui permet d'appréhender certains résultats majeurs de la cosmologie comme la découverte et l'analyse du rayonnement de fond cosmologique.

Une vue d'artiste du satellite Planck. © ESA, ESO, STECF, Wolfram Freudling-ESA / AOES Medialab

Dans ce dossier, nous allons décrire certains aspects du dialogue permanent entre physique de l'infiniment petit et cosmologie. Cela nous amènera à passer en revue la nucléosynthèsenucléosynthèse primordiale, la baryogenèse ou encore le rayonnement de fond cosmologique. La physique décrit avec grande précision les phénomènes se passant un dixième de milliardième de seconde après l'instant initial appelé communément Big BangBig Bang. Ce qui se passe après le Big Bang mais avant ce dixième de milliardième de seconde n'est pas connu mais est l'objet de nombreuses spéculations.

Certaines de ces hypothèses seront testées au LHC. D'autres, telles que l'inflation cosmique, sont un des ingrédients du modèle standard de la cosmologiemodèle standard de la cosmologie. Le satellite Plancksatellite Planck nous en révélera sans doute plus sur certaines caractéristiques de cette ère d'inflation.

Les prochaines années nous apporteront sans doute de nombreuses surprises et des confirmations. Ce dossier permettra peut-être de mieux les appréhender.