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François Englert et Robert Brout ont découvert avec Peter Higgs un mécanisme essentiel pour doter les particules d'une masse. Ce mécanisme, dit de Brout-Englert-Higgs, implique l'existence d'un champ avec des bosons associés. Le boson de Higgs, qu'il est maintenant plus correct d'appeler le boson de Brout-Englert-Higgs, a finalement été découvert au Cern. Mais les travaux d’Englert et Brout vont bien au-delà. Comme l'a expliqué à Futura-Sciences le physicien Jean Orloff, qui a côtoyé les deux hommes pendant des années et a même obtenu son doctorat sous la direction de François Englert, ils concernent aussi la physique des trous noirs et la cosmologie. Nous republions son interview à l'occasion des 10 ans de la découverte du boson de Brout-Englert-Higgs au Cern le 4 juillet 2012.

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Du boson de Brout-Englert-Higgs à la cosmologie

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• 04/07/2022

Stephen William Hawking, né le 8 janvier 1942 à Oxford, est un physicien théoricien et cosmologiste britannique bien connu pour ses travaux sur les trous noirs, la cosmologie quantique et ses livres de vulgarisation sur les mêmes sujets. C’est son best-seller Une brève histoire du temps (A Brief History of Time), qui est resté sur la liste des records des meilleures ventes du Sunday Times pendant 237 semaines consécutives, qui l’a fait connaître du grand public. La renommée médiatique de Hawking vient aussi du fait qu’il a accompli ses travaux alors qu’il souffre d’une dystrophie neuromusculaire attribuée à une sclérose latérale amyotrophique (SLA). Cette terrible maladie, appelée familièrement aux États-Unis la maladie de Lou Gehrig et en France la maladie de Charcot, qui conduit à une paralysie complète et à la mort en quelques années en général, s’est déclaré chez lui peu de temps après ses 20 ans. Une vidéo mise en ligne par l'université de Cambridge en l'honneur de Stephen Hawking. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Cambridge University Des singularités en cosmologie au rayonnement des trous noirs Il était alors étudiant à Cambridge, où il avait l’intention d’approfondir la cosmologie avec Fred Hoyle, l’un des plus importants astrophysiciens des années 1950 et 1960 et coauteur du modèle standard en cosmologie de l’époque, avec un univers en expansion éternel et infini. À son grand désespoir (mais ce fut en réalité une chance comme Hawking le comprit rétrospectivement), il se vit attribuer comme directeur de thèse William Dennis Sciama, assez peu connu à ce moment-là. Stimulé par sa rencontre et son mariage avec Jane Wilde en 1965, et parce que sa maladie progressait moins vite que prévu, Hawking finira son doctorat en publiant à partir de 1966 des articles retentissants sur l’occurrence des singularités en cosmologie relativiste. Il y reprenait les méthodes géométriques du grand mathématicien Roger Penrose, que celui-ci avait utilisées initialement pour démontrer l’existence d’une singularité lors de la formation d’un trou noir en relativité générale classique. Les travaux de Hawking arrivaient au moment où les découvertes des quasars et surtout du rayonnement fossile par Penzias et Wilson en 1965 venaient de réfuter la théorie de la cosmologie stationnaire de Hoyle, Hermann Bondi et Thomas Gold. La théorie du Big Bang de Georges Lemaître, Georges Gamow et Ralph Alpher allait enfin être prise au sérieux. En utilisant les méthodes mathématiques de Penrose et en comprenant l’importance des idées de John Wheeler sur les trous noirs, les trous de vers et la cosmologie quantique, Hawking va marquer profondément la physique théorique et la cosmologie pendant les années 1970 et 1980. Influencé par les travaux de Bekenstein, Zel’dovich, Starobinsky et Linde, il se fera un nom en découvrant le rayonnement des trous noirs en 1974 et en développant plusieurs aspects importants de la théorie de l’inflation pendant les années 1980. Tous ces travaux le conduiront à développer un modèle cosmologique fascinant en 1983, universellement connu aujourd’hui sous le nom de modèle de Hartle-Hawking. Reprenant la méthode de calcul en théorie quantique dite de l’intégrale de chemin de Feynman, dont il avait pu constater l’efficacité dans ses recherches sur l’entropie et le rayonnement des trous noirs, Hawking proposait avec Hartle un modèle cosmologique fini dans l’espace et caractérisé par l’apparition du temps imaginaire au moment où l’univers était dominé par les effets de la gravitation quantique, c’est-à-dire avant le temps de Planck. De l’entropie des trous noirs au boson de Higgs On mesure toute la détermination et les capacités intellectuelles de Stephen Hawking quand on sait que ces travaux furent réalisés en 1974, alors qu’en raison de la paralysie causée par la SLA, il était devenu incapable de se nourrir ou de sortir de son lit par lui-même et que son état n’allait cesser de s’aggraver. Son élocution, déjà fortement altérée par sa maladie, de sorte que seules les personnes le connaissant bien pouvaient encore le comprendre, laissa la place à une incapacité totale de parler en 1985. Il avait alors contracté une pneumonie, et les médecins avaient dû lui faire subir une trachéotomie pour sauver sa vie. Depuis la fin des années 1980, il doit utiliser un ordinateur pour parler. À la fin des années 1990 et au début des années 2000, Hawking est devenu un partisan convaincu de la théorie des supercordes, et notamment de la théorie M, parce qu’elle permet de mieux comprendre l’origine de l’entropie des trous noirs. Il publiera d’ailleurs un nouveau livre de vulgarisation sur ces sujets en 2001, L’univers dans une coquille de noix. Le livre vulgarise des théories comme la supergravité, la supersymétrie et la théorie quantique à la base de la théorie M, l’holographie et la dualité des p-branes contenues dans la théorie des supercordes et leurs implications sur les trous noirs et l’existence d’univers multiples. Sur le plan scientifique, la théorie M a convaincu Hawking qu’il avait perdu son pari sur le célèbre et profond paradoxe de l’information apparaissant avec les trous noirs et qu’il avait été le premier à signaler. Il a concédé en 2004 à John Preskill que l’information n’était pas détruite dans les trous noirs. En 2012, il a aussi concédé à Gordon Kane que le boson de Higgs existait bel et bien. Stephen Hawking en visite voilà quelques années au LHC. L’accélérateur lui a fait perdre 100 dollars à la suite d’un pari sur la découverte d’une nouvelle particule avec le LHC. © Cern Une carrière saluée par de nombreuses distinctions En 2009, Hawking a quitté la prestigieuse Lucasian Chair of Mathematics à l’université de Cambridge, comme il était prévu à cause de la limite d’âge. Elle a été occupée par de grands noms de la physique, parmi lesquels ceux dont les théories ont bouleversé profondément notre vision du monde : Isaac Newton et Paul Dirac. Actuellement, c’est Michael Green qui en est le titulaire. Titulaire de nombreuses récompenses, Stephen Hawking n’a cependant pas reçu de prix Nobel, possiblement parce que ses travaux sont trop théoriques. Mais il aurait logiquement pu recevoir le prix Nobel de physique si l’on avait détecté des trous noirs en train de s’évaporer, par exemple au LHC. Toutefois, il a reçu trois millions de dollars en 2012 en tant que lauréat du prix spécial de la Fundamental Physics Prize Foundation. Un de ses plus grands rêves était de faire un vol dans l’espace, alors qu’il a déjà effectué un vol en apesanteur en 2007 grâce à la société Zero-G, fondée par Peter Diamandis. Très impliqué dans les médias, il a fortement participé à la communication des sciences au public. Une médaille Stephen Hawking pour la communication scientifique a été créée en 2016 pour saluer les contributions de ce type. L’astéroïde (7672) a également été nommé en son honneur. Par ailleurs, ces dernières années, il alertait le monde contre le changement climatique. Stephen Hawking est décédé le 14 mars 2018, à Cambridge, au Royaume-Uni, à l’âge de 76 ans. Un film biographique sorti en 2014, intitulé Une merveilleuse histoire du temps, retrace la vie de ce grand physicien.

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Trou noir

Stephen Hawking

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• 08/01/2022

Né le 8 aout 1931 en Angleterre dans une famille anglaise exceptionnelle, son père était psychiatre et généticien et ses deux frères respectivement grand maître international aux échecs et sommité mondiale en physique statistique, le prix Nobel de physique 2020, Roger Penrose, s’est lui illustré dans le domaine des mathématiques et de la physique théorique liés à la théorie de la relativité générale.Il a commencé sa carrière de mathématicien dans les années 1950 avec une thèse en géométrie algébrique, liée aux mathématiques de la théorie de la relativité d’Einstein, passée à l’Université de Cambridge, là où Newton était professeur, et alors que ce domaine des mathématiques allait être révolutionné par le légendaire Alexandre Grothendieck.De la géométrie algébrique aux trous noirsMais au tout début des années 1960, il va s’intéresser à la relativité générale et à la cosmologie relativiste sous l’influence du physicien Dennis W. Sciama qui quelques temps plus tard sera le directeur de thèse de Stephen Hawking.Penrose va introduire des méthodes mathématiques originales issues de la géométrie algébrique et de la topologie différentielle pour éviter de longs calculs, parfois même impossibles, afin d’extraire facilement des équations de la théorie de la relativité générale leurs prédictions concernant la théorie relativiste des étoiles et de la cosmologie.En 1965, il va démontrer que ce qui sera appelé plus tard un trou noir par le génial physicien John Wheeler est une conséquence inévitable de la relativité générale appliquée à l’effondrement gravitationnel d’une étoile suffisamment massive et ayant épuisé son carburant nucléaire, confirmant les calculs déjà fait dans des cas idéalisés et donc peut-être douteux dans les années 1930 du père de la bombe atomique, Robert Oppenheimer, avec ses élèves.Roger Penrose parle de la relativité générale, des trous noirs et de sa théorie cosmologique. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © London Mathematical SocietyLe théorème découvert par Penrose implique également que le point final de l’effondrement d’une étoile en trou noir est une singularité de l’espace-temps qui s’y anéantie mais uniquement si l’on ne fait pas intervenir des aspects quantiques de la gravitation.Stephen Hawking va reprendre les idées et les méthodes de Penrose pour montrer que la théorie d’Einstein implique aussi une singularité initiale et un début de l’Univers dans le cadre de la théorie du Big Bang qui venait de devenir nettement plus crédible en 1965 avec la découverte du rayonnement fossile.Penrose va aussi introduire d’autres méthodes géométriques, en particulier ce qui sera appelé des diagrammes de Penrose-Carter, et qui vont permettre des découvertes importantes dans le domaine de la physique des trous noirs et de la cosmologie. Les calculs fait par Hawking pour découvrir son célèbre rayonnement quantique des trous noirs utilise d’ailleurs un tel diagramme.De la gravitation quantique à une théorie quantique de la conscienceDes années 1960 aux années 1970, Penrose va également développer des idées originales d’origine géométrique pour une théorie quantique de la physique en espace-temps courbe. Ses théories des « torseurs » et des réseaux de spins sont utilisé aujourd’hui pour explorer des théories quantiques de la gravitation.Les contributions et la créativité de Penrose ne s’arrêtent pas là. Dès les années 1950, il va influencer l’artiste néerlandais Maurits Cornelis Escher qui va reprendre le désormais célèbre triangle de Penrose pour en faire les noms moins célèbres « Chute d'eau » et « Montée et Descente ». Son intérêt pour la géométrie et les puzzles va le conduire également à la découverte d’un nouveau type de pavages mathématiques du plan que l’on pensait impossible et qui va se trouver avoir des applications très concrètes des années plus tard avec la découverte des quasi-cristaux.Des travaux des mathématiciens, il résultait qu'un pavage périodique dans le plan avec des objets possédant une symétrie d'ordre 5, comme par exemple un pentagone, était une impossibilité. Jusqu'au milieu des années 1970 on pensait aussi que tout pavage du plan devait se réduire à un pavage périodique. Ce fut donc une surprise quand Roger Penrose trouva un contre-exemple. À l'origine, il ne s'agissait que de mathématiques récréatives mais ce qui est aujourd'hui connu comme le pavage du plan par des tuiles de Penrose permettait effectivement de réaliser un pavage non pas périodique mais quasi-périodique du plan avec des structures possédant une symétrie d'ordre 5. © Ianiv SchweberPenrose s’interroge depuis des années sur la physique de la conscience. Ayant également une conception platonicienne des mathématiques, il pense qu’on les découvre et que la conscience humaine n’est pas le résultat de l’exécution d’algorithmes sur un ordinateur, inspiré en cela notamment par les travaux du mythique logicien Kurt Gödel, lui aussi tenant d’un platonisme mathématique. Il pense également que la conscience repose sur des processus quantiques mais qu'une nouvelle mécanique quantique est nécessaire pour vraiment en rendre compte.Ces dernières années, Penrose a aussi proposé et défendu une nouvelle cosmologie, dite conforme et cyclique, en tant qu’alternative à la théorie de l’inflation dont il doute, doute qu’il étend d’ailleurs à la théorie des supercordes. Il pense que son modèle cosmologique est testable avec le rayonnement fossile notamment mais pour le moment, les preuves qu'il avance ne rencontre que du scepticisme.Roger Penrose nous parle de ses idées sur l'origine de la conscience et comment il en est venu à écrire un puis deux célèbres livres à ce sujet. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Lex FridmanOn peut légitimement penser que Penrose est l’un des dignes successeurs de Newton et comme lui l’un des Géomètres de l’Univers et l’un des « bâtisseurs du ciel ».Roger Penrose a écris plusieurs livres dont certains sont incontournables, en voici quelques exemples.Les deux infinis et l'esprit humain À la découverte des lois de l'univers: La prodigieuse histoire des mathématiques et de la physiqueLes Cycles du temps: Une nouvelle vision de l'UniversThe Emperor's New Mind: Concerning Computers, Minds, and the Laws of Physics Une présentation par Roger Penrose et ses collègues de son modèle de cosmologie cyclique conforme (CCC). Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © skydivephil

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Théorie de la relativité générale

Roger Penrose

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• 16/04/2021

À environ un kilomètre du pôle Sud, les radiotélescopes Bicep2 (à gauche) et South Pole Telescope (à droite) permettent à l'humanité de plonger son regard dans la nuit des temps, aux origines de l'univers observable, lorsque les atomes et peut-être même les particules de matière n'existaient pas encore. Au fond à gauche, on voit une autre expérience, IceCube, qui sonde les arcanes du cosmos, mais à l'aide de neutrinos et non de photons. © Steffen Richter, université Harvard

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Bicep2

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• 03/02/2019

Il aura défié la mort et la maladie de Charcot pendant cinquante ans, réussissant l'impossible. Révéré par la communauté scientifique, icône de la pop culture geek, Stephen Hawking est décédé le 14 mars 2018. L'astrophysicien était à la recherche d'une solution à l'énigme du Big Bang. Voici l'histoire de sa physique.

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Big-Bang

La mort de Stephen Hawking nous laisse seuls devant l'énigme du Big Bang

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• 15/03/2018

Dans deux précédents articles, nous avons commencé à explorer les relations entre géométrie et physique d'abord suggérées par les découvertes de Heisenberg et Von Neumann, puis celles d'Alain Connes en géométrie non commutative. Toujours en compagnie de Pierre Martinetti, nous examinons d'un peu plus près les implications de cette géométrie pour l'unification de la physique des forces de la nature.

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Physique des particules

Géométrie non commutative et physique selon Alain Connes (3/3)

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• 29/12/2016

La théorie de l'inflation n'est pas la seule explication possible à la remarquable uniformité de la température du rayonnement fossile, qui est une énigme dans le cadre de la cosmologie standard. Une nouvelle théorie, impliquant une vitesse de la lumière très élevée au moment du Big Bang, vient d'être proposée et elle conduit à une prédiction stricte testable.

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Big-Bang

La vitesse de la lumière était-elle beaucoup plus élevée au moment du Big Bang ?

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• 24/11/2016

Des simulations numériques montrent, pour la première fois, que des ondes de choc se sont formées pendant le Big Bang. Cela expliquerait d'où viennent les champs magnétiques galactiques et intergalactiques primitifs.

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Astronomie

Champs magnétiques intergalactiques : une fenêtre sur l'avant-Big Bang ? (MAJ)

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• 27/10/2016

Le boson de Brout-Englert-Higgs a des caractéristiques qui rendent problématique la découverte de la matière noire à basses énergies. Alors, doit-on la chercher dans des particules très lourdes, sortes de mini-trous noirs, ayant presque la masse de Planck ? Si tel est le cas, la trace des ondes gravitationnelles du Big Bang dans le rayonnement fossile devrait être bientôt détectable. C'est l'hypothèse de certains théoriciens.

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La matière noire serait constituée de particules ultramassives ?

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• 26/03/2016

Inspiral, merger, ringdown : ce sont les noms anglais des trois étapes qui ont conduit deux trous noirs à se rapprocher en décrivant une spirale suite à des pertes d'énergies sous forme d'ondes gravitationnelles, puis à entrer en collision pour finalement donner un seul trou noir. L'horizon des évènements de l'objet compact final a vibré, telle une cloche frappée, en émettant des ondes gravitationnelles. L'évènement a duré moins d'une seconde. Les courbes montrent les signaux détectés par les deux interféromètres Ligo, à Handford et à Livingston, aux États-Unis, le 14 septembre 2015. © Ligo, NSF, Aurore Simonnet

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Onde gravitationnelle

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• 24/03/2016

Prédites par Einstein dans sa théorie de la relativité générale, les ondes gravitationnelles ont étés mises en évidence indirectement dans les années 1990. Mais qu’en est-il de leur détection directe ? Pour sa série vidéo Questions d’experts sur la physique et l’astrophysique, l’éditeur De Boeck a interrogé Olivier Pujol, maître de conférence à l’université de Lille, sur l'avancement de ces recherches.

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Relativité générale

Interview : avons-nous détecté des ondes gravitationnelles ?

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• 07/08/2015

L'histoire du cosmos est ici représentée, de l'ère de Planck à nos jours. Selon les premiers modèles des années 1980 qui comportent une phase inflationnaire, l'espace aurait subi, peu après le temps de Planck et pendant une infime fraction de seconde, une période d'expansion exponentiellement accélérée. C'est à la fin de cette phase que la matière de l'univers observable serait née. L'inflation se serait produite 10-35 seconde après le Big Bang, par des analogues du champ de Brout-Englert-Higgs (BEH) du modèle électrofaible. Vers 10-11 seconde, une petite phase d'inflation se serait aussi produite au moment où le mécanisme de Brout-Englert-Higgs aurait donné une masse aux bosons W et Z. Bien d'autres modèles inflationnaires ont depuis été proposés. Certains font jouer un rôle bien plus important au champ BEH du modèle électrofaible. © Cern

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Inflaton

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• 30/04/2015

Sur la gauche, une simulation des modes E et sur la droite une simulation des modes B. Ces modes décrivent la polarisation linéaire du rayonnement fossile. Chaque barre blanche indique l'orientation sur une portion de la voûte céleste de la polarisation. La théorie de l'inflation prédit l'existence des modes B. Les scientifiques cherchent à les détecter pour démontrer la justesse de cette théorie. © Wayne Hu

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Modes B

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• 16/03/2015

Le satellite Planck constitue une formidable machine à remonter dans le temps, capable de nous livrer plusieurs secrets sur l'origine, la structure et la composition de l'univers. Les cosmologistes et les astrophysiciens l'ont utilisé pour cartographier sur la voûte céleste, avec une précision inégalée, les fluctuations de température et de polarisation de la plus vieille lumière du monde, celle du rayonnement fossile. Cette vidéo réalisée par le consortium HFI-Planck, l'agence de communication Canopée et avec l'aide de Jean Mouette, de l'IAP (Institut d'astrophysique de Paris), nous explique en quoi consiste cette mission.

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Les secrets de la mission Planck

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• 14/12/2014

Le rayonnement fossile contient-il la preuve de la théorie de l'inflation sous la forme de traces d'ondes gravitationnelles primordiales ? Le suspense dure toujours alors que l'on discute à Ferrara, en Italie, des derniers résultats issus des analyses des observations de Planck. Mais elles nous renseignent déjà sur la nature des neutrinos et sur... ce que ne sont pas les particules de matière noire. Les modèles standards en cosmologie et en physique des particules en sortent très renforcés, comme l'a expliqué à Futura-Sciences l'astrophysicienne Cécile Renault, membre de la collaboration Planck.

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Rayonnement fossile

Planck éclaire l'énigme de la nature de la matière noire

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• 03/12/2014

On espérait que les membres de la collaboration Planck allaient livrer les premières cartes complètes de la polarisation du rayonnement fossile au début du mois de décembre, ce qui aurait peut-être permis de savoir à quoi s’en tenir avec les observations de Bicep2. Si l’on en croit le site de Planck HFI, il va falloir patienter encore un peu mais certains résultats vont être annoncés dans les jours qui viennent. Il faut s’attendre notamment à des déterminations plus précises de la composition de l’univers ainsi que de la date de l’allumage des premières étoiles.

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Rayonnement fossile

Planck : la publication de nouveaux résultats est imminente

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• 01/12/2014

Cette dernière partie de notre entretien avec Max Tegmark reste consacrée aux multivers mais il est aussi question des rapports entre la mécanique quantique et la conscience, ainsi que des dangers, et des espoirs, qui découleraient de la création d'une intelligence artificielle, par exemple avec des ordinateurs quantiques. Pour tenter de parer à ces dangers, le cosmologiste a créé le Future of life Institute (FLI) qui compte des personnalités aussi célèbres que Stephen Hawking ou le prix Nobel Frank Wilczek.

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Univers

Max Tegmark, cosmologiste : "nous sommes sans doute seuls dans l’univers"

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• 06/08/2014

Après avoir voyagé dans les multivers que Max Tegmark explore dans son livre Notre univers mathématique, faisons connaissance avec l'homme lui-même et avec ses idées sur la nature de la réalité dans l'interview qu'il a accordée à Futura-Sciences. « Pourra-t-on un jour comprendre la conscience en termes mathématiques grâce à la physique quantique ? », « La théorie des mondes multiples d'Everett est-elle compatible avec le libre arbitre ? » : sont des exemples des sujets abordés dans la discussion avec ce physicien philosophe dont voici le premier opus.

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Univers

Max Tegmark, explorateur des multivers : « ne pas hésiter à penser grand »

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• 30/07/2014

Une promenade à conseiller : le blog « Cosmologiquement vôtre », sur Futura-Sciences, de l’astrophysicienne Cécile Renault. Avec l’art de parler des choses compliquées de la manière la plus simple possible, elle nous fait découvrir le rayonnement de fond cosmologique, Kandisky ou le futur LSST, avec lequel elle travaillera bientôt.

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Astronomie

Cosmologiquement vôtre : le blog de Cécile Renault

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• 17/07/2014

Les membres de la collaboration Bicep2 ont-ils bel et bien apporté la preuve manquante de la théorie de l'inflation ? Ou bien la polarisation du rayonnement fossile qu'ils pensent avoir détectée n'est-elle qu'une manifestation des émissions des poussières magnétisées de la Voie lactée ? Tout en continuant à chercher à le savoir, les membres de la collaboration Planck ont dressé une nouvelle carte partielle du champ magnétique de notre Galaxie déduite de ces émissions. Ils viennent de la rendre publique.

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Astronomie

Planck et inflation : une carte magnétique de la Galaxie pose question

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• 15/05/2014

Nous sommes toujours sur la piste des ondes gravitationnelles du Big Bang en compagnie de Denis Barkats. Dans ce second volet, le cosmologiste, membre de Bicep2, raconte comment a eu lieu la découverte des modes B à laquelle il a participé. Si d'autres expériences en cours viennent confirmer la découverte de cette signature tant attendue d'une phase inflationnaire au tout début de l'histoire de l'univers, ce sera une révolution en cosmologie et en physique fondamentale.

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Univers

Big Bang (2/2) : les coulisses de la chasse aux ondes gravitationnelles

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• 05/05/2014

Sommes-nous sur le point de comprendre ce qui se passait pendant le Big Bang, quand l’univers observable n’était âgé que d’environ un milliardième de milliardième de milliardième de milliardième de seconde ? Peut-être, si les membres de la collaboration Bicep2 ont bel et bien réussi à détecter les ondes gravitationnelles prédites par la théorie de l’inflation. Acteur de cette aventure, le cosmologiste français Denis Barkats nous en parle de l’intérieur dans une interview en deux parties, dont voici la première.

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Big Bang (1/2) : la quête des ondes gravitationnelles avec Denis Barkats

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• 28/04/2014

Les campagnes d’observation de la répartition des galaxies en 3D, en particulier le célèbre Sloan Digital Sky Survey, nous ont montré que les superamas de galaxies se rassemblaient en filaments laissant des régions larges de plusieurs dizaines de millions d’années-lumière presque vides de galaxies. On vient de détecter la présence de la matière noire dans ces vides.

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Univers

Les vides cosmiques contiendraient bien de la matière noire

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• 26/04/2014

La nouvelle de la probable détection des modes B de l’inflation par les membres de la collaboration Bicep2 est-elle la pointe émergée d’une révolution majeure en physique théorique, mais aussi pour l'économie mondiale ? Des membres de l’University of Antarctica (UANT) s’apprêteraient à rendre publics les résultats d’une expérience sur l’énergie noire, détectée à l'échelle du laboratoire. Ils bouleverseraient nos idées sur le vide quantique, ce qui permettrait d'en tirer profit. A-t-on trouvé une source d'énergie infinie ?

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Physique

L'énergie noire pourrait devenir la mythique énergie libre, à portée de main !

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• 01/04/2014

Stephen Hawking a fait des contributions essentielles à la théorie de l'inflation au début des années 1980. Cela l'avait conduit à parier contre le cosmologiste Neil Turok, l'un des auteurs du modèle ekpyrotique, une alternative à la théorie de l'inflation, que l'on observerait des ondes gravitationnelles issues du Big Bang avec le satellite Planck. Les résultats récents de l'expérience Bicep semblent donner raison à Hawking.

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Univers

Big Bang : Hawking pense avoir gagné son pari sur l'inflation

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• 30/03/2014

Les membres de la collaboration Bicep2 pensent avoir découvert dans le rayonnement fossile les traces des ondes gravitationnelles prédites par la théorie de l’inflation. Si tel est bien le cas, cela n’aura été possible que grâce aux développements de la technologie des Squid (superconducting quantum interference devices), capables de mesurer des champs magnétiques très faibles. On célèbre cette année le cinquantenaire de leur découverte.

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Les Squid, des supraconducteurs pour étudier Big Bang et inflation

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• 24/03/2014

La cosmologie est-elle au seuil d'une révolution ? C'est la question que l'on peut se poser aujourd'hui. Les membres de la collaboration Bicep, qui utilisent un télescope situé au pôle Sud dédié à des études bien spécifiques du rayonnement fossile, auraient en effet détecté les modes B de la théorie de l’inflation. Il s'agit d'une polarisation caractéristique de la plus vieille lumière du monde. Témoin de l'émission d'ondes gravitationnelles, elle ne semble pouvoir provenir que d’une phase d’expansion extraordinairement forte, mais courte, de l’espace au tout début de l’histoire de l’univers. Si les chercheurs ont raison, cette découverte est probablement aussi importante que celle du rayonnement fossile en 1965. Un décryptage s'impose.

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Univers

Inflation : les ondes gravitationnelles du Big Bang enfin découvertes ?

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• 18/03/2014

Deux physiciens russes viennent de proposer une nouvelle voie de recherche sur les supraconducteurs à haute température critique. Il s'agirait d'associer des supraconducteurs conventionnels à des métamatériaux pour faire au moins aussi bien que des supraconducteurs non conventionnels, comme le sont les cuprates. Les chercheurs espèrent même que leurs idées pourront déboucher sur la fabrication des mythiques supraconducteurs à température ambiante.

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Des supraconducteurs à haute température avec des métamatériaux

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• 09/12/2013

L’année 2013 a été faste pour la cosmologie, car les résultats des analyses des observations du rayonnement fossile réalisées par Planck ont été publiés en mars. Ils soutiennent fortement le modèle de la matière noire froide, pourtant quelque peu ébranlé par l’annonce de la découverte d’un disque de galaxies naines autour d’Andromède. Énergie et matière noires sont des composantes essentielles du visage de l’univers révélé par Planck dans l’infiniment grand. Mais comme ils pointent aussi en direction de l’infiniment petit, faisons connaissance avec eux alors que se tient la Fête de la science.

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Univers

Fête de la science : Planck, une clé pour l'infiniment grand et l'infiniment petit

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• 11/10/2013

Lors de la conférence de l'Esa révélant les résultats des observations de Planck, le cosmologiste George Efstathiou avait déjà laissé entendre qu'ils indiquaient peut-être l'existence d'un « avant Big Bang ». Deux physiciens viennent de proposer une explication aux curieuses anomalies dans le rayonnement fossile qui conduisaient à cette hypothèse. Nous serions dans un univers bulle en expansion au sein d'un multivers infini, du genre de celui découlant de la théorie de l'inflation éternelle de Linde.

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Espace

Planck a-t-il vu des traces du multivers éternel ?

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• 17/09/2013

Après l'arrêt de l'instrument HFI devenu trop chaud pour étudier le rayonnement fossile, l'instrument LFI de Planck a poursuivi des observations de la voûte céleste pendant presque 600 jours. La mission Planck s'est finalement terminée le 14 août 2013. On attend avec impatience la publication des nouveaux résultats des analyses du rayonnement fossile par les membres du consortium Planck pour 2014. Ils porteront entre autres sur une recherche d'une preuve de l'inflation, via la polarisation du fond diffus cosmologique.

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Univers

Planck a achevé sa mission après 1.554 jours dans l’espace

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• 09/09/2013

Quand on recherche une preuve définitive de la théorie de l'inflation cosmique, on mentionne souvent la découverte des fameux modes B liés à la polarisation du rayonnement fossile. Il s'agit de traces laissées par des fluctuations quantiques du champ de gravitation dans l'univers primordial. On vient d'annoncer la détection de modes B dans les observations du South Pole Telescope, un radiotélescope en Antarctique. Mais il est bien trop tôt pour y voir une preuve de la théorie de l'inflation.

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Univers

Le South Pole Telescope a-t-il démontré la théorie de l'inflation ?

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• 30/07/2013

L'univers est-il fini ou infini ? Répondre à cette question est difficile. Certains modèles cosmologiques font pourtant des prédictions que l'on peut espérer tester, comme le modèle d'univers chiffonné proposé par Jean-Pierre Luminet et ses collègues voilà des années. Les observations de Planck permettent-elles enfin de trancher ? Futura-Sciences a demandé l'avis de Jean-Pierre Luminet.

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Planck et la taille de l'univers : ce qu'en pense Jean-Pierre Luminet

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• 26/03/2013

Les premiers résultats de Planck en cosmologie ont été publiés. Ils sont intrigants, confortant le modèle standard d'un côté et remettant en question la pertinence des cosmologies inflationnaires de l'autre. Peut-être est-on à la veille de découvrir d'incontestables traces d'une nouvelle physique, comme celle de la gravitation quantique. Futura-Sciences a demandé l'avis d'Aurélien Barrau à ce sujet.

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Astronomie

Planck : un nouvel éclairage sur la gravitation quantique espère Aurélien Barrau

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• 25/03/2013

Le matin du 21 mars 2013, une conférence de l’Esa retransmise en direct sur la Toile évoquera les premiers résultats cosmologiques déduits des observations du rayonnement fossile par Planck. Les cosmologistes et les physiciens des hautes énergies espèrent que l’on pourra y voir des traces, voire une preuve, de l’existence d’une nouvelle physique, en particulier celle des cosmologies inflationnaires.

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Les résultats de Planck sur la cosmologie seront en ligne demain

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• 20/03/2013

Le bilan des analyses de toutes les observations du rayonnement fossile faites au fil des années par WMap vient d’être publié sur arxiv. Toujours favorable à un univers à la géométrie plate dominé par une constante cosmologique, ce bilan renforce la théorie de l’inflation cosmique proposée la première fois par le cosmologiste russe Alexei Starobinsky.

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Inflation cosmique et énergie noire : les résultats finaux de WMap

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• 27/12/2012

Découvrez le dossier Qu'est-ce que le vide ? L’existence du vide, admise par la physique classique, est remise en cause par la physique moderne. Alors, le vide existe-t-il ?

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Dossier : le vide existe-t-il ?

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• 15/11/2012

La Gravity Research Foundation décerne chaque année des prix pour de courts articles explorant des idées spéculatives sur la gravitation. Dans la dernière livraison, l’un d'eux explore succinctement une hypothèse curieuse : il pourrait subsister des minitrous noirs, vestiges d’un avant Big Bang...

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Des minitrous noirs issus d'un pré-Big Bang ?

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• 16/05/2011

L'Université libre de Bruxelles vient d'annoncer que le grand physicien théoricien Robert Brout est décédé le 3 mai 2011. Il est surtout célèbre pour avoir proposé le fameux mécanisme de Brout-Englert-Higgs à l’origine, pense-t-on, des masses des particules fondamentales du modèle standard. Si le boson de Higgs-Brout-Englert venait à être découvert au LHC, Robert Brout se serait certainement vu attribuer le prix Nobel de physique.

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Robert Brout ne pourra plus recevoir le prix Nobel

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• 09/05/2011

Les observations des courbes de révolution des étoiles autour du centre de leur galaxie montrent qu'elles tournent trop vite si l'on se base sur la loi de la gravitation de Newton ou sur la masse déduite de la luminosité des galaxies. Le plus probable est qu'il y ait de la matière cachée non lumineuse, de la matière noire. © Gianfranco Bertone

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Matière sombre

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• 08/02/2011

La détection de minitrous noirs au LHC, qui donnerait du poids à l'hypothèse de l'existence de dimensions spatiales supplémentaires, est pour le moment négative. L'un des grands spécialistes français de ces questions, Aurélien Barrau, commente pour Futura-Sciences les résultats négatifs trouvés par le détecteur CMS du LHC.

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Des nouvelles de la chasse aux trous noirs au LHC avec Aurélien Barrau

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• 25/01/2011

Un schéma montrant la part relative de l'énergie noire (dark energy) dans l'univers. Son estimation varie mais on donne généralement une valeur légèrement supérieure à 70 %. La matière normale ne compterait que pour 4 % environ dans le contenu énergétique de l'univers observable, le reste étant de la matière noire (dark matter) © Nasa CXC M.Weiss

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Énergie noire

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• 04/11/2010

Les données des observations de Planck ne seront rendues publiques qu’en 2012. En attendant, celles obtenues au bout de 7 années par WMap viennent de l’être. Pas de révélations si ce n’est que l’accord entre le modèle dit LambdaCDM et les observations continue d'être excellent et que les anomalies, signatures possibles d’une nouvelle physique, invoquées dans le rayonnement fossile par certains chercheurs, ne semblent finalement pas être présentes.

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Inflation, énergie et matière noires selon WMap 7

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• 04/02/2010

Pour l'une des premières fois en France, un colloque a réuni des physiciens, des philosophes et des épistémologues autour d'une réflexion commune sur notre cosmologie, un terrain qui les réunit inévitablement. Voici les clés pour comprendre ces débats qui nous emmènent aux confins de l'Univers et de la connaissance...

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Cosmologie scientifique et philosophie peuvent-elles dialoguer ?

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• 23/10/2009

Destiné à cartographier le rayonnement fossile émis environ 380.000 ans après la « naissance » de l’univers observable, le satellite Planck fonctionne parfaitement bien. Il le prouve en livrant des premières images montrant une partie de la voûte céleste sur laquelle apparaît clairement une portion de la Voie lactée dans le domaine des micro-ondes.

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Planck livre ses premières images du rayonnement fossile !

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• 18/09/2009

Le 16 avril 2009, une fusée Ariane 5 devait lancer deux des plus prestigieux instruments de la cosmologie actuelle, les missions Planck et Herschel. D’un commun accord, l’Esa et Arianespace ont reporté la date de ce lancement, qui devrait être fixée à la fin de ce mois.

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Le lancement de Herschel et Planck par Ariane est reporté

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• 06/04/2009

Le rayonnement fossile observé par WMap est remarquablement homogène et isotrope mais... pas complètement. Selon les théories cosmologiques standards, les fluctuations de températures que l’on peut y déceler devraient être identiques en moyenne sur la sphère céleste. Mais ce n’est pas le cas. Une légère asymétrie existe entre les deux hémisphères. Trois astrophysiciens du Caltech proposent une explication.

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La bizarre asymétrie du rayonnement fossile : une énigme résolue ?

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• 02/01/2009

Face au mouvement d'ensemble de plusieurs centaines d’amas de galaxies, mis en évidence après l'analyse des mesures du rayonnement fossile fournies par WMap, un groupe d’astrophysiciens est parvenu à cette conclusion stupéfiante : ces vastes structures subiraient l’attraction de matière existant au-delà de l’Univers visible. Ce résultat inattendu fait intervenir des prédictions issues de la théorie de l’inflation. Mais il reste à confirmer cette interprétation hardie.

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WMap a-t-il détecté de la matière au-delà de l'Univers visible ?

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• 25/09/2008