L'univers inflationnaire

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Explication de cette théorie de l'univers inflationnaire : problème du modèle standard, modèle de Higgs ...

  
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Les problèmes du modèle standard

Le modèle cosmologique Standard coïncide avec le modèle inflationnaire à partir de 10-35 sec, mais il n'accepte pas d'autres structures mathématiques que les équations du champ de la relativité générale et des particules élémentaires autres que les quarks et les électrons. Il ne répond que partiellement à l'unification des forces démontrée dans les théories de Grande Unification. Le modèle Standard considère que les lois physiques ne changent pas avec le temps et que les effets gravitationnels sont correctement décrits dans la théorie d'Einstein.

Les théories modernes des particules élémentaires impliquent par exemple que le modèle Standard doit conduire à une surproduction de particules exotiques comme les monopôles, des particules massives ayant une charge magnétique unique. Selon John P.Preskill aujourd'hui à Caltech, la densité des monopôles dépasserait 1025 fois celle de la densité critique. Les observations infirment cette théorie. Il faut donc trouver une autre explication plus conforme à la réalité.

A côté de ce problème soulevé, un parmi beaucoup d'autres, le modèle Standard souffre de plusieurs défauts majeurs qui empêchent actuellement les astronomes de comprendre l'évolution de l'univers :

- L'existence même du Big Bang, demeure un problème insoluble. Paradoxalement même la théorie du Big Bang est incapable de l'expliquer et encore moins d'expliquer ce qui a fait "bang", pourquoi et ce qui s'est produit avant qu'il ne fasse "bang". Enfin cette théorie ne répond pas à la question, qu'y avait-il "avant" l'espace-temps ? S'il n'y avait rien avant, comment tout a-t-il pu naître de rien ? Qui apparu le premier, l'univers ou les lois gouvernant son évolution ?
- La platitude de l'Univers visible ne s'accorde pas avec les lois de la Relativité générale, surtout à l'échelle de Planck qui considère que l'univers doit présenter un certain rayon de courbure.
- La taille de l'univers, pourquoi est-il si vaste ? Pour l'homme il aurait pu très bien comprendre le système Soleil-Terre et rien de plus.
- La synchronisation de l'expansion de l'univers s'est produite partout simultanément, comment expliquer ce phénomène ?
- Comment expliquer ensemble l'homogénéité de la distribution de la matière à grande échelle dans l'univers et la formation des inhomogénéités que sont les galaxies et les étoiles ? Le principe cosmologique est un postulat, pas une explication.
- La valeur de la densité initiale de l'univers n'a aucune explication dans le modèle Standard. La théorie est valable pour n'importe quelle valeur initiale de densité. Mais si la théorie doit être conforme aux observations, la valeur initiale de W doit être extraordinairement proche de 1.
Pourquoi le monde est-il ce qu'il est, pourquoi 4 dimensions, pourquoi pas 2 ou 5, pourquoi les constantes naturelles ont des valeurs finement ajustées et pas d'autres ?

Arrêtons-nous un instant pour réfléchir à ces questions. En posant ainsi le "pourquoi" des choses, le scientifique cherche par définition la cause ou la raison d'être de ces phénomènes. Mais la science n'est pas à même de répondre à ce genre de question. Ainsi que je l'explique dans le dossier consacré à la philosophie des sciences, la tâche réelle de la Science est d'expliquer le "comment", de quelle manière, par quel moyen tel événement peut se produire. La nuance, ambiguë pour certains, transforme de plus en plus la science en une doctrine moderne : on croit en telle théorie comme l'on croit en Dieu. On finit par attribuer à la science un pouvoir surnaturel, métaphysique qu'elle ne possède pas. A moins que les physiciens ne se décident à considérer les principes philosophiques de G.Hegel comme une réalité possible, lui qui disait en 1821 dans "La Philosophie du droit" : "ce qui est rationnel est réel et ce qui est réel est rationnel".

Et de fait il semble que les plus grandes sommités scientifiques enseignant au MIT, à Caltech ou à Stanford pour ne citer que trois célèbres universités sont parvenus à éliminer les problèmes du modèle Standard en inventant la théorie de l'univers inflationnaire.
Emboitons-leur le pas et tentons de répondre à toutes ces questions et bien d'autres encore plus surprenantes.

Les acteurs

Quatre parmi de nombreux physiciens théoriciens spécialistes de cosmologie dont nous allons développer les idées : Alan Guth, Andrei Linde, Gary Felder et John Preskill. Documents Stanford University et