MON BLOG DE REFLEXIONS

12 mars 2012

Au commencement du temps 3-9) L'étincelle du Big Bang (10 puiss-43 secondes après le Big Bang)

Théorie : Mur de Planck & Instant Zéro par Cyhd

Au commencement du temps 3-9)

L'étincelle du Big Bang 10 ^-43secondes après le Big Bang

Dans ces articles, je voudrais approfondir ma réflexion sur "le visage de Dieu" écrit par les frère Bogdanov et celle de mon article dans mon blog de reflexions à travers le livre de Igor et Grichka Bogdanov: "Au commencement du temps".

Ils me permettent de faire un saut dans l'histoire via les blogs et le articles que je déniche sur la toile, d'affiner mes connaissance sur la science et la recherche de l'Origine. Je trouve plaisir et jubilation à partager.

Mes articles déjà parus dans cette rubrique:

Le visage de Dieu.

Au commencement du temps 1) introduction

Au commencement du temps 2) En voiture vers l'origine (le graal de la physique)

Au commencement du temps 3-1) 2009-1979 le film du temps vu à l'envers: pour commencer le voyage, un rocher sur le ligne d'Univers étape 1.
Au-commencement du temps 3-2) 1979-1830 le film de l'univers vu à l'envers - étape 2
Au commencement du temps 3-3) Des figuiers Romains au Trocadéro: étape 3
Au commencement du temps -3-4) dans l'abime du temps (-15000 à -65 millions-d-années)
Au commencement du temps 3-5) des araignées géantes sur la colline de chaillot (-80 à 500 millions d'années)Au commencement du temps 3-6) paris au fond de l'océan (530 millions à 3,5 milliards d'années)

Au commencement du temps 3-7) vers la toute première lumière (5 milliards à 3,7 milliards d'années)
Au commencement du temps3-8) la première seconde de l'univers après-le-big-bang

1) Qu'y a t'il avant la première seconde?

Nous avons vu dans l'article précédent que c'est le découplage précoce du neutrino qui a permis aux bases de la matière de se constituer durant les 3 premières minutes, car il n'a plus été en mesure d'interagir avec les nucléons, laissant le terrain libre pour la formation des noyaux au cours des 3 minutes suivantes.

Pourra-on "voir" un jour cette première seconde comme on voit le fond diffus cosmologique? Naturellement pas avec des photons, puisqu'aucune lumière ne peut "circuler" en deçà de l'an 380 000. Mais de même que les rayons X "voient" derrière les objets, les neutrinos, lorsque nous saurons vraiment les détecter et les utiliser, pourront peut-être permettre des observations jusqu'à la première seconde. Et avec les gravitons, les éventuels "messagers" de l'interaction gravitationnelle (voir le modèle standard), qu'on espère mettre en évidence grâce aux détecteurs mis en service, on devrait, en principe, remonter jusqu'au voisinage du Big Bang lui-même.
En attendant ces découvertes, reste une question: d'où viennent les électrons, les protons et neutrons, d'où viennent ces grains de lumière qui ont dominé l'Univers depuis la première seconde jusqu'à l'an 380 0000?
Il va falloir remonter dans le prochain article, encore plus tôt dans la passé, avant le première seconde.

2) jusqu'au mur de Planck.
Durant cette période (selon la vision de strange-univers.over-blog.com), période que les cosmologistes appellent « l’ère de l’inflation », un point quelconque de l’Univers voit sa taille multipliée par 10100, 101000 ou même 101000 000 000 000, d’après les calculs du théoricien américain d’origine russe Andreï Linde, l’un des pères de la théorie de l’inflation. Qu’est-ce qui a provoqué ce gigantesque gonflement ? Pour certains physiciens, l’inflation est causée par la première brisure de symétrie, c’est-à-dire l’apparition, à partir du « champ unifié » régnant à l’origine, de la vénérable et mystérieuse gravitation et de la force électronucléaire, maîtresse de l’énergie et grosse de la matière en devenir. Andreï Linde n’est pas d’accord : « L’inflation primordiale et le big bang sont un seul et même événement. » Quoi qu’il en soit, de nouvelles brisures de symétrie s’annoncent bientôt : la force électronucléaire se sépare en deux forces, dites nucléaires forte et électrofaible, d’où naissent quarks et leptons. Présentes auparavant à l’état virtuel, ces particules croissent et se multiplient dans l’Univers en expansion, baigné d’autres particules. La matière est née. Puis la force électromagnétique se dédouble aussi, générant la force nucléaire faible et l’électromagnétisme. Désormais, gravitation, forces nucléaires forte et faible, électromagnétisme structureront à jamais atomes, étoiles, galaxies et planètes.

Un milliardième de seconde a passé depuis le big bang. La force nucléaire forte assemble quarks et gluons par deux ou trois, qui constituent les premiers protons et neutrons. La température descend en dessous de 100 milliards de degrés. Agé de près d’un centième de seconde, l’univers est un plasma brûlant, opaque et obscur, plus dense que l’acier, un fluide étrange aux particules serrées les unes contres les autres.

Il ne se passera rien de notable pendant plus de… 380 000 ans ! La température baisse insensiblement jusqu’à environ 5000° C, tandis qu’augmente, proportionnellement, la longueur d’onde du rayonnement électromagnétique qui baigne l’espace. Du coup, les rayons gamma cèdent la place aux rayons X, puis aux ultraviolets. De partout commence à jaillir un impénétrable brouillard de lumière.

3) Face au mur de Planck.

Théorie : Mur de Planck & Instant Zéro par Cyhd

Après notre plongée vertigineuse dans la passé de l'Univers, nous nous retrouvons maintenant face au mur de Planck, là où commence le Big Bang, le plus fabuleux évènement de tous les temps. Rappelons nos que c'est le savant russe Alexander Friedmann qui a été le premier à oser le prédire par le calcul, du fond de son bureau de prévisions météorologiques, à Saint Pétesbourg, dans les années 1920. Ce jaillissement a dispersé dans le néant, à la vitesse de la lumière, l'espace, le temps et la matière, il y a 137 millions de siècles (10 ^-17) secondes. L'espace et le temps tels que nous les connaissons commencent là. On peut aujourd'hui écouter le son de cette explosion unique à "instant de Planck", synthétisé par le physicien Jonh Cramer, de l'université de Washington.

Grâce (?) à la Théorie des cordes, selon yrelay.com, le mur de Planck, peut être défini par cinq choses :

Le temps : Le temps de Planck qui est de 5,39 x 10 E-44s. Ce temps accélère, décélère en permanence.
La distance : La distance de Planck qui est de 1, 62 x 10 E-33cm, est la plus petite unité d’espace, la plus petite distance physique ayant un sens, par exemple, entre 2 points de l’univers.
Pour comparaison un atome d’hydrogène (l’atome le plus répandu dans l’univers) est 10 millions de milliards de fois plus grand que la distance de Planck.
La température : Aucune chose actuelle ne peut être comparée à cette température qui est de 10 E32 degrés Kelvin (0°K = -273, 15°C)
L’énergie : Cette énergie est la même qui règne actuellement dans tout l’univers, qui est de 1,22 x 10 E28 eV (électrons/Volt)
La densité : La densité de Planck, qui est 10 E94 fois celle de l’eau.

Mais, d'abord, à quoi ressemble le panorama autour de nous? L'Univers observable (mais ce mot a-t-il encore un sens?) est d'une taille invraisemblablement petite: 10 ^-33cm. Rien ne peut être plus petit, c'est une longueur ultime, la longueur de Planck. Cette longueur nous indique la frontière entre notre monde et le domaine quantique ; à des échelles aussi petites, l'espace devient une sorte de bouillonnement quantique dans lequel des particules virtuelles peuvent surgir du vide pour se désintégrer aussitôt. Il est impossible de trouver quoi que soit en-dessous, elle marque la frontière de notre réalité physique.

Imaginons qu'on veuille se promener sur ce mur de Planck; notre horloge cosmique qui jusqu'ici marchait tant bien que mal, s'est maintenant bloquée. Il est impossible de remonter plus tôt qu'à cet instant: 10 ^-43secondes, marquant le temps de Planck. Il n'existe aucune fraction de temps plus petite. Le temps de Planck est le temps qu'il faudrait à un photon dans le vide pour parcourir une distance égale à la longueur de Planck. Comme celle-ci est la plus petite longueur mesurable, et la vitesse de la lumière la plus grande vitesse possible, le temps de Planck est la plus petite mesure temporelle ayant une signification physique dans le cadre de nos théories présentes. Le temps commence là.

Quant à notre jauge d'information, elle indique selon les experts en cosmologie quantique un seul bit d'information, ou plutôt un "qubit" (information quantique), car nous sommes arrivés à la frontière du monde quantique.

Qubits sur la sphère de PoincareBloch

Le qubit se compose d'une superposition de deux états de base, par convention nommés |0> et |1> (prononcés : ket 0 et ket 1). Un état qubit est constitué d'une superposition quantique linéaire de ces deux états. Une mémoire à qubits diffère significativement d'une mémoire classique.

Un bit classique se trouve toujours soit dans l'état 0, soit dans l'état 1. Un qubit se trouve, dans le cas général, dans une superposition de ces deux états, autrement dit une combinaison linéaire. On écrit que le qubit est dans l'état $\alpha \cdot \left| 0 \right\rangle + \beta \cdot \left| 1 \right\rangle$ , les coefficients étant des nombres complexes vérifiant $|\alpha|^2 + |\beta|^2=1$ . En fait, on peut postuler arbitrairement que $\alpha$ est un nombre réel positif, car multiplier un état par un nombre complexe de module 1 donne le même état.

Il est à noter que l'un des premiers à avoir construit l'architecture complète d'un ordinateur quantique en 2 006 est Seth Lloyd. La "mise en image" géométrique du qubit fournit ne indication sur la géométrie (hypothétique?) de l'Univers. C'est une sphère (découverte par le physicien mathématicien Felix Bloch) appelée "sphère de Bloch". Ce n'est pas un objet purement abstrait: B. Tamir (Universal quantum Gates for Tensors), expert de l'information à l'échelle quantique a pu énoncer: "la sphère de Bloch est un espace physique naturel". L'avantage de cette représentation, c'est que les états purs (0 et 1) sont repérés au pôle nord et au pôle sud de la sphère, le reste de la surface étant dévolu aux états superposés. Si on se place dans le cas d'Univers au moment du Big Bang, on peut naturellement doter la sphère non de deux, mais de trois dimensions. La sphère peut ainsi être prolongée à des échelles plus grandes par une sphère à trois dimensions. On peut retrouver ainsi le fameux bord sphérique de l'espace-temps à quatre dimensions, bord sur lequel , selon le principe holographique il est possible de "lire" toutes les informations concernant l'espace-temps.

Revenons maintenant au mur de Planck. Selon les frère Bogdanov; au temps de Planck, sur les deux pôles de la sphère de Bloch, nous ne pouvons trouver que deux états possibles, correspondant à l'existence du seul qubit d'information qui puisse exister à cet instant. Cela signifie que la complexité est pratiquement inexistante à cette échelle. L'Univers n'a d'autre choix que d'être là ou... ne pas être. Le désordre de l'Univers, c'est à dire son entropie, est minimal, en fait inférieur à 1. Il n'est cependant pas nul, par opposition à l'échelle zéro, où l'entropie atteint une valeur très spéciale (voir plus loin).

Quel est le paysage de cet univers ultime? Après l'unification des trois forces (GUT) fondamentales (électromagnétique, l'interaction faible, l'interaction forte) où les photons devenaient de plus en plus énergétiques jusqu'à ce que toutes les particules deviennent énergie pure, les physiciens pensent qu'à ce moment unique du Big bang, toutes les forces de l'Univers se trouvèrent unifiées, -fondues- au sein d'une force unique: la superforce. C'est la supersymétrie (vidéo: supersymétrie, supergravité), une ultime perte de complexité. l'Univers n'est alors qu'une informe décharge d'énergie. Plus le moindre atome de matière, ni la moindre trace de complexité. Cet qubit unique ne serait que l'émergence de l'Univers hors du brouillard quantique. Ce serait (selon les deux frères), la conclusion d'un calcul accompli par Seth Lloyd du MIT. Il permettrait d'aboutir à cette information initiale dont il est question depuis le début de cette fantastique plongée dans le passé.
Un dernier aspect du paysage que nous retrouvons dans l'Univers naissant à cette échelle est le fait qu'il est soumis aux "contraintes quantiques": à l'implacable principe d'incertitude découvert par Werner Heisenberg (principe qui présente des difficultés de compréhension et d'interprétation, comme le montre aussi le paradoxe EPR). Les phénomènes sont entourés d'une sorte de "flou" quantique irréductible. L'espace et le temps eux mêmes, ultimes remparts de la réalité, deviennent à leur tour flous, incertains et sont entraînés, comme tout le reste, dans un prodigieux cycle de fluctuations.

4) Qu'est ce qui est à l'oeuvre dans cet instant primordial?

"mousse quantique"

planck et hershell

Comme on vient de le voir, l'Univers a peut-être déjà une forme au moment du Big Bang. C'est celle de cette sphère mouvante à trois dimensions, plus ou moins stable, la sphère de Bloch. Mais sera-t-elle toujours là lorsque l'espace-temps aura entamé son expansion? Est-ce que la "forme" de l'espace à trois dimensions, celui dans lequel nous vivons, est sphérique? L'observation du cosmos à grande échelle à travers les satellites WMAP et Planck Surveyor semble indiquer que l'espace à trois dimensions n'est pas plat mais muni d'une courbure spatiale positive (le modèle topologique le plus simple est celui de la sphère). La plupart des astrophysiciens affirment que l'Univers est plat, mais n'est-ce pas similaire à au fait de déclarer que la terre est plate? (la question reste sans doute encore ouverte).
Rapprochons nous de la http://www.linternaute.com/science/espace/dossiers/06/theorie-du-tout/7.shtml  de cette sphère. A cause du principe d'incertitude, elle est en perpétuel mouvement, se déforme en trous effrayants ou en incroyables pics, comme un océan déchaîné. C'est le physicien Jonh Wheeler qui le premier l'a comparé à un "océan bouillonnant", perpétuellement traversé par des turbulences aléatoires et des distorsions telles que les notions de haut, bas, avant, après s'effondrent et finissent par perdre toute signification.

Qu'allons nous trouver dans les profondeurs de cet océan primordial, fait du courant symétrique qui y régnait? La théorie des cordes parle d'une infinité de "cordes" qui vibrent de toutes parts, (comme les cordes d'un violon?). De la longueur de Planck, ces filaments vibratoires se croisent, font des boucles, dessinent des figures ouvertes ou fermée, avant de disparaître soudain. Ce seraient les premiers habitants de l'Univers, les premiers "parisiens".
Pouvons nous voir quelque chose autour de nous? Il est devenu impossible de mesurer quoi que ce soit dans ce monde naissant, ni de trouver quelque chose qui nous donne une échelle de distance ou de temps. Rien n'est fixe, l'espace entre ce qu'on croit être des points (mais qui n'en sont pas), se distort, se déforme, s'allonge à l'infini ou s'annule subitement. Un peu comme si les objets proches de nous s'éloignaient tout à coup à 10 000 km avant de revenir instantanément à quelques mm du visage. De même, le temps accélère, s'emballe, puis brutalement, ralentit, fait machine arrière, se fige, saute d'un instant vers un autre, repart en arrière et se déforme perpétuellement.
Mais pourquoi? Avant d'essayer de répondre, examinons un instant la situation à laquelle nous sommes arrivés. Le temps cesse d'exister, la physique théorique d'aujourd'hui s'est effondrée face au mur de Planck (les physiciens semblent tous d'accord). Elle semble incapable (encore) de réaliser la synthèse entre l'infiniment grand décrit par la relativité, et l'infiniment petit, apanage de la physique quantique.
Par quoi le remplacer le temps? Les frères Bogdanov émettent une idée nouvelle, sans doute fragile, issue de leurs travaux de thèse. "A l'époque de Planck, le temps est déformé par la courbure monstrueuse qui replie l'Univers sur lui-même, le réduit à une infime particule. Ce phénomène primordial est tellement puissant que, selon nous, il finit par diviser le temps en deux directions distinctes". Une des questions qui se pose alors est: où pouvons trouver encore de l'ordre? En apparence nulle part dans ce qui ressemble à un chaos désordonné de zigzags de "particules". Pourtant, pour la première fois, au-dessous de la réalité visible, dans cette "transgression" des deux frères, on peut deviner la présence des ces fameux "moteurs mathématiques" que j'ai évoqués dans certains de mes articles. Nous avons atteint le niveau d'énergie maximal du cosmos: 100 milliards de milliards de milliards de milliards d'électrons-volts. La supersymétrie unifie les particules qui véhiculent les forces (les bosons) à celles qui véhiculent la matière (les fermions). Au sein de ce courant supersymétrique, tout ce qui compose la réalité naissante est en principe unifié. Des mécanismes sont à l'oeuvre pour créer, progressivement de la complexité. Quels mécanismes? C'est là l'idée nouvelle: des opérateurs purement mathématiques, que les physiciens commencent à entrevoir. Parmi ces êtres mathématiques, se trouvent ce que les théoriciens appellent des "super-algèbres de Lie". Sophus Lie était un mathématicien norvégien, membre de la Société royale de Londres, à l'origine des groupes et algèbres qui portent son nom, instruments qui permettent de décrire les grandes symétries physiques.

5) Epilogue à cet article.
Arrivés à ce point ultime de notre voyage à l'envers vers le commencement du temps, la structure de l'Univers est devenue indissociable des grandes structures algébriques. Les brisures successives de symétries qui se sont produites suite à cet instant unique, le Big Bang, ont engendré la complexité et l'apparition des quatre forces distinctes les unes des autres et plus tard, l'apparition des particules différentes à la base de la matière. Ce qui compte, c'est qu'au moment même du Big Bang, alors que que les quatre forces distinctes n'existent pas encore et encore moins les particules de matière, il y a déjà des êtres mathématiques à l'oeuvre. Un peu comme la matrice qu'est le code génétique et qui permet à la cellule primordiale à l'origine d'un être vivant de se différencier.
Dans ce passé insondable, ces êtres portaient en germe, sans en déterminer la réalisation exacte les contours flous, totalement incertains d'une colline (celle du Trocadéro dont nous sommes partis) et la présence d'êtres vivants et intelligents (les êtres humains), capables de fabriquer des choses (les voitures garées devant les cafés).

C'est l'ultime étape de notre voyage, mais nous allons, au cours d'articles suivants, toujours en compagnie des frères Bogdanov, de voir mieux ce que pourrait être ce "code" qui semble guider l'évolution de l'Univers et de sauter le pas vers l'impensable et le tabou suprême: AVANT LE BIG BANG....

1) Autres liens que j'ai retenus en rédigeant cet article.
xavier.sallantin -histoire de l'univers

linternaute.com -l'origine de l'Univrers 10 puiss-43 sec après le big bang
strange-univers.over-blog.com -L'origine_de_lUnivers
lesturgeons.blogs.nouvelobs -le mur de planck
web-utopia.org -Le-mur-de-Planck
bladi.net dieu et le mur de planck
astro-forum.forumactif.com -mur-de-planck-l-avant-big-bang
yrelay.com -le mur de planck
terre.tv/fr -le visage de Dieu     paperblog.fr -le-visage-de-dieu
pauledouard.over-blog.com -derriere-le-mur-de-planck?
caplibre.over-blog.com -le mur de la connaissance
astrosurf.com/luxorion -le bigbang astrofiles.net -big_bang
futura-sciences.com -le big-bang
molaire1.perso.sfr -le big bang et l'origine de la matière
youtube.com -la mort du big bang: la théorie des cordes
cafardcosmique.com -La-theorie-des-supercordes
arapao.org -l'ère de planck

futura-sciences.com -instantons-monopoles
webastro.net -instanton, théorie de hawking
wikipedia.org -Instanton

unités de planck   villemin.gerard.free.fr -dimensions de planck
cnrs.fr -unités de planck

thèse des frères bogdanov (.pdf) journal.coherences.com -la transgression des frères bogdanov

wikipedia.org -Physique théorique wikipedia.org -Physique_quantique
futura-sciences.com -introduction-a-la-physique-quantique
astrosurf.com/luxorion -physique quantique
astrosurf.com/luxorion -la relativite   wikipedia.org -la relativité générale
sciences.univ-nantes- la relativité

luxorion. -cosmologie quantique luxorion -cosmologie quantique instabilité du vide, instanton
futura-sciences.com -cosmologie quantique et conscience
math-et physique.over-blog.com -cosmologie quantique à boucles
fdier.free.fr -cosmologie quantique par le théorie de l'information
consentino.unblog.fr -une-cosmologie-quantique-par-la-theorie-de-linformation
pythacli.chez-alice.fr -cosmologie...quantique
luth2.obspm.fr -la topologie de l'univers est-t-elle chiffonnée?
linternaute.com -mousse quantique à l'échelle de planck
clodimedius.wordpress.com -topologie-cosmique, mousse quantique

jeanzin.fr -la-theorie-holographique-de-la-gravitation
wikipedia.org -Principe_holographique
cidehom.com -principe holographique   horobindo.centerblog.net -univers-hologramme-theorie-du-tout
larecherche.fr -l'univers est un hologramme (L Susskind)
futura-sciences.com '-univers-sans-frontiere-ni-bord   astrosurf.com/luxorion -hawking univers sans bord
etre-humain.net -stephen-hawking n'est pas dieu

futura-sciences.com -le désordre de l'univers, l'entropie     techno-science.net -entropie
jeanzin.fr -entropie, énergie, information

molaire1. -superforce  assos.utc.fr -superforce, cordes   public.web -Superforce-
wikipedia.org -Supersymétrie diffusion.ens -supersymétrie, supergravité
futura-sciences.com -supersymetrie
futura-sciences.com -la-supersymetrie-ne-sest-pas-encore-montree-au-lhc
techno-science.net -supersymétrie   techno-science.net -SUSY
www.phys.ens -mécanique quantique supersymétrique
irfu.cea.fr -boson de higgs et supersymétrie
astrosurf.com/luxorion -quantique-supercordes
arte.tv/fr -paysage de cordes fbon.free.fr -l'unification de la physique et la théorie des cordes
iramis.cea.fr -cordes et supercordes, le rêve d'einstein
physique.coursgratuits.net -la theorie-des-cordes
sciences.ch -théorie des cordes
college-de-france.fr -gabriele-veneziano, leçon inaugurale
soinenmagnetisme.free -Theorie-des-Cordes.pdf

jb.man. -planck surveyor astro.cardiff.ac planck surveyor planck.cf.ac.uk -mission
casca.ca -firstplanck/   cesr.fr centre études spatiales, planck surveyor
physorg.com -planck-surveyor-celestial   astro.cf.ac -plank et hershell satellites
map.gsfc.nasa.gov -wmap

2) Quelques autres liens découverts en rédigeant l'article précédent:
http://www.astronomes.com/le-big-bang/nucleosynthese-primordiale/
matière et anti-matière: après 10 puissnace -35 secondes

notions de base de la radio-activité
eres-cosmologiques- ere-leptonique les éres cosmologiques
Historique_du_Big_Bang
températures: Ordre_de_grandeur
science.gouv- aux-origines-de-l-univers-l-enigme-des-premiers-instants
mondedemain.org- l'origine-de-l'univers
cnrs.fr- mysteres-univers
scienceinschool.org- le lhc ou l'etude du big bang
l'univers- de-la-premiere-seconde-a-aujourd'hui
Univers, du big bang aux galaxies strange-univers.over-blog- Lorigine_de_lUnivers
cnrs.fr- définitions

chronologie de l'évolution

lévolution de l'Univers
futura-sciences. question posée par le temps-de-lobservateur
les très vielles étoiles (12 milliards d' années)
la doyenne du cosmos a 13 milliards d'années
science-et-vie.com -l'astre-le-plus-lointain-de-lunivers/
sytinet. histoire de l'univers, de la vie, de l'homme
le big bang par astronoo.com   notre Univers: Chronologie    techno-science: le big bang
Lorigine_de_lUnivers par strange univers
la-machine-a-remonter-14-milliards-dannees
les limites des modèles du big bang la cosmologie: les problèmes du modèle standard
les premiers pas de l'Univers   -gaz-primordial quelques minutes après le big bang
l'univers structure l'univers  l'univers visible -jusqu'à 14 milliards d'années
l'horizon cosmologique (contradictions)
l'âge de l'univers et l'exégèse biblique

livre-metaphysique.moonfrui/ loi-realite-primordiale
la lumière des origines 'adileck.olympe.com
avant le big bang _spiritisme.net pré big bang, modèle cosmologique

sciences_de_l_ingenieur- les_limites_de_la_connaissance_physique
sciences_de_l_ingenieur- la_relativite_generale

3) Quelques liens et blogs notés dans les articles précédents que je revisite de temps en temps:

*blogs sur le big bang:

big bang histoire de l'Univers

vidéo: l'Univers a-t-il connu un instant zéro (E. Klein)

satellite public.planck

astronoo- telescopesSpatiaux cnrs.fr les mystères de l'univers

le big bang (blog ambalance) 20 minutes: l"expérience pour recréer le big bang
le modèle standard de la cosmologie (wikipedia) hp aide le cern à décrypter les secrets de l'univers

paranormal: le cern part à la recherche du big bang big bang sous la frontière franco-suisse

lycees.ac-rouen -le big bang you tube- la mort du bing bang (théorie des cordes) pourquoi le LHC?
user.web.cern- le boson manquant

wikipedia: le Boson de Higgs .futura-sciences -rumeurs d'observation du boson de higgs au LHC

science.gouv: le bosons de higgs serat-il observé en 2012? lefigaro- les premières traces du boson de higgs

parismatch- à la recherche de la particule de dieu (higgs?) dieu est-il une particule?

le théorème du jardin -questions cosmologie

John_Gribbin (à la poursuite du big bang, monde quantique) john gribbin

la relativité générale.

http://hubblesite.org/ Einstein et la philosophie des science l'erreur d'einstein relativité générale (iap)

motionmountain; relativité et ... E = mc2 la relativité générale (astronomescom)

la relativité générale pour débutants la relativité générale -.futura-sciences la relativité générale -astrosurf

la relativité générale -sciences.ch la relativité pour les nuls -paperblog.fr

la relativité générale aujourd'hui -Thibault Damour cours de relativité générale -cosmosaf.iap.

relativité générale principes de base -Signore.pdf einstein et la gravitation -aim.univ-paris7

relativité générale (physique théorique 3-4è année-durrer de la relativité au GPS -science.gouv

des nuages sur la relativité générale? cnes.fr

La relativité restreinte.

la relativité restreinte et la relativité générale -youtube

la relativité restreinte -wikipedia la relativite restreinte -astronomes.com Einstein et la relativité restreinte

zebina einstei et la relativité restreinte (humour) einstein -villemin

Enstein -grands esprits scientifiques einstein et la relativité restreinte -union-rationaliste

la relativité restreinte licence physique -guydoyen.fr

la relativité ses conséquences en philosophie -gillesguerin

comprendre la relativité restreinte -guydoyen.fr la relativiré restreinte bon formulaire -phenix

introduction relativité restreinte et générale -cours/EPF 3è année

*blogs Groupes quantiques.

introduction aux groupes quantiques.

introduction aux groupes quantiques par Julien Bichon

groupe quantique localement compact type III

groupes quantiques techniques galoisiennes et d'intégration

le groupe quantique compact libre 1

groupes quantiques-séminaire Bourbaki

alain connes -une autre vision de l'espace

groupes quantiques forum mathématiques.net

groupes quantiques localement compacts exemples et coactions.

théorie quantique des champs

interactions fondamentales et théorie quantique des champs

*blogs sur le principe holographique

wikipedia Principe_holographique forums.futura-sciences -principe-holographique.html

jean zin -la-theorie-holographique-de-la-gravitation

jean zin écologie politique, ère de l'information et développement humain.

*blogs sur l'entropie

sciences.univ-nantes.Le second principe de la Thermodynamique. Entropie

wikipedia. Deuxime_principe_de_la_thermodynamique

cpge.eu: documents/coursPCSI/thermo-chap4

thermodynamique.com Second principe de la thermodynamique

ipst.u-strasbg.fr cours/thermodynamique/principe2 webphysique.fr/Second-principe-de-la-thermodynamique

encyclopédie de l'agora: l'Entropie jean zin. l'entropie, l'énergie et l'informationentropie

*Blogs sur la complexité.

serge car paradigme de la complexité texte de edgar morin: complexité:vers-un-nouveau-paradigme

science.gouv.fr/ qu-est-ce-que-la-complexite

*Autres blogs.

Gravitation_quantique le mystère des trous noirs l'espace-temps autour d'un trou noir

Edgard Gunzig: créer l'Univers à partir de rien Edgard Gunzig: L'Univers sinon rien

Créer l'Univers à partir de rien Edgard Gunzig dans "la recherche"

les fluctuations du vide en physique quantique fluctuations quantiques et signature de la métrique

cosmologie quantique- les fluctuations du vide 2

astrofiles.net/astronomie-le-mystere-des-trous-noirs-partie-1

La théorie des cordes (la problème des infinis)

la théorie des corde (sherk et shwartz pour l'interaction forte à l'origine)).
wolfram.com (outils)

télécharger mathematica wolframalpha.com/ blog.wolframalpha.com/

Intelligence_artificielle

Introduction aux automates cellulaires futura-sciences/les-automates-cellulaires

Des automates binaires cellulaires monodimensionnels aux automates cellulaires "quasi-continus".

A propos de feynann: Diagramme_de_Feynman

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9 mars 2012

Au commencement du temps 3-8) La première seconde de l'Univers après le big bang.

Au commencement du temps 3-8)

La première seconde de l'Univers après le big bang.

Au commencement du temps 3-8)

La première seconde de l'Univers après le big bang.

Mes articles déjà parus dans cette rubrique:

Le visage de Dieu.

Au commencement du temps 1) introduction

Au commencement du temps 2) En voiture vers l'origine (le graal de la physique)

Au commencement du temps 3-1) 2009-1979 le film du temps vu à l'envers: pour commencer le voyage, un rocher sur le ligne d'Univers étape 1.

Au-commencement du temps 3-2) 1979-1830 le film de l'univers vu à l'envers - étape 2

Au commencement du temps 3-3) Des figuiers Romains au Trocadéro: étape 3

Au commencement du temps -3-4) dans l'abime du temps (-15000 à -65 millions-d-années)

au commencement du temps 3-5) des araignées géantes sur la colline de chaillot (-80 à 500 millions d'années)

Au commencement du temps 3-6) paris au fond de l'océan (530 millions à 3,5 milliards d'années)

Au commencement du temps 3-7) vers-la-toute-premiere-lumiere-5-milliards-a-137-milliards-dannees/

1) A la fin de l'article 3-7), notre aventure de la plongée dans le temps en était arrivée à 380 000 ans après le Big Bang:

Maintenant, la folle contraction de l'Univers se poursuit tandis que la température s'élève de plus en plus.
Les premières étoiles disparaissent à leur tour, et au fil des millions d'années, les nébuleuses primordiales se désagrègent et se fondent en un plasma incandescent de particules élémentaires. L'Univers a maintenant l'aspect d'une sorte de "soupe" épaisse de photons, de protons et d'électrons au milieu desquels on trouve des noyaux de deutérium, d'hélium et d'hydrogène. Où donc est la Terre? la place du Trocadéro? ses terrasses et ses cafés? Nous voici à environ 13 milliards 700 millions d'années dans le passé. L'Univers n'était encore âgé que de 380 000 ans. Nos repères ont presque tous disparu: à la place des étoiles, nébuleuses, galaxies, on découvre un immense nuage de gaz à haute température duquel naîtront dans plusieurs centaines de millions d'années les premières étoiles et bien plus tard les éléments lourds desquels seront faits les chiens, les chats, les voitures qui circuleront place du Trocadéro. Le fond du ciel de cette époque, loin d'être plongé dans la nuit, est baigné par une sorte de brume laiteuse, ce plasma de gaz qu'on vient de décrire, porté à la température de 3000 degrés environ.
La jauge d'information est à son niveau le plus bes depuis le début de notre voyage: 10¹¹⁰bits. L'Univers est désormais d'une simplicité extrême, il est beaucoup moins "informé" que de nos jours. Il se réduit pour l'essentiel à ce plasma de particules élémentaires. Et pourtant, obéissant aux lois physiques qui guident son évolution, il semble contenir, "en germe", le scénario cosmique qui va conduire jusqu'à nous. L'évolution conduirait-elle, inévitablement, par paliers de complexité croissante, vers de la matière vivante et consciente? La position des étoiles dans leurs galaxies semble déterminante pour augmenter les chances que la vie se développe sur des planètes en orbite autour d'elles, celles qui se trouvent dans les régions extérieures des bras galactiques sont jeunes et donc plus propices à la vie que les anciennes étoiles concentrées dans les régions centrales. Par ailleurs, il est nécessaire que la distance qui sépare la planète du centre galactique soit située dans une région où la vitesse orbitale des étoiles et celle des bras galactiques soient égales. Le soleil, qui se trouve dans "l'écosphère galactique" a croisé le bras du Sagittaire il y a 4,6 milliards d'années et abordera le bras de Persée dans 3,3 milliards d'années. Les étoiles les plus éloignées du centre galactique tournent plus lentement que les bras spiraux et donc les croisent plus souvent. Or les étoiles placées plus près du centre tournent autour de le galaxie plus vite que les bras, ce qui fait qu'elles le croisent plus souvent. Lorsqu'une étoile croise une bras spiral, elle court plus de risques d'être la cible des radiations émanant des supernovae qui explosent, ce qui peut représenter un évènement fatal.
Ainsi, l'histoire de la vie sur Terre est intimement liée à celle de l'Univers tout entier. Dès les premiers instants après le Big Bang, la matière a commencé une longue et irrésistible ascension vers la complexité. Cette évolution semble obéir à un certain nombre de lois physiques qui qui conduisent inexorablement vers la vie. la réponse se trouve-t-elle en approchant encore plus près de la source, la première seconde et la naissance même de l'univers?

2) Plongeons maintenant en-dessous de cette "surface de dernière diffusion" de l'Univers comme l'appellent les astrophysiciens.

en-video: des-sommets-du-tibet-a-la-frontiere-de-lunivers-observable

Tout l'univers observable par rikiai

Tout l'Univers observable en 3D

C'est un peu comme si nous nous enfoncions sous la surface de l'eau. Nous allons remonter jusqu'à la première minute et même au-delà, jusqu'à la première seconde du temps. C'est entre la première seconde et la première minute qu'un véritable miracle s'est produit: l'apparition de la matière. L'Univers observable (la partie de l'Univers délimitée par la distance parcourue par la lumière depuis le Big Bang, en gardant à l'esprit que l'espace-temps "continue" au-delà de l'horizon visible) va rétrécir encore de plus en plus.
D'un seul coup, nous voilà plongés dans une obscurité totale. Imaginons des lunettes spéciales et nous pourrons voir dans cet environnement les points brillants minuscules que sont les grains de lumière qui nous entourent: les photons. Le milieu est tellement dense qu'ils sont sans cesse déviés et entravés par d'autres particules de matière, notamment les électrons et les noyaux atomiques. Ainsi englués dans un véritable marécage de particules, ils sont incapables de remplir leur mission, celle d'éclairer l'Univers qui vient de naître. Le jeune cosmos se trouve ainsi plongé dans une nuit totale, bien que la lumière existe encore. Il s'agit d'une sorte de "lumière noire".

3) vers le Big Bang.
10 000 ans après le Big Bang.
La température est passée de 3 000 à 10 000 degrés et la densité d'énergie due à la lumière est dorénavant supérieure à celle de la matière.Bien avant les dinosaures, bien avant les hommes, les maîtres de l'Univers sont bel et bien les photons. Beaucoup nombreux que toutes les autres particules, ils interdisent toute liaison entre les noyaux de la matière et les électrons. Les atomes ordinaires, ceux d'hydrogène ou d'hélium, ne peuvent plus exister. Nous ne rencontrons que les noyaux de ces atomes ainsi que des électrons couplés aux photons.
1000 ans après le Big Bang.
L'Univers observable continue de rétrécir: il ne mesure plus que 10 millions de milliards de km. Sa composition est un mélange d'électrons de noyaux d'hélium, de deutérium et bien sur d'hydrogène.
100 ans après le Big Bang.
L'Univers observable devient trois fois plus petit que que le distance séparant en 2009 la Terre de l'Etoile polaire. Dans la "soupe" de protomatière la densité est telle qu'il n'y a pratiquement plus d'électrons libres. Ils sont continuellement capturés par les photons.
Un an après le Big Bang.
L'Univers observable mesure 9 000 milliards de km, distance parcourue par la lumière en un an.
Un jour après le Big Bang.
La soupe de protomatière est de plus en plus dense. Le rayon de l'univers observable est environ de quatre fois celui du système solaire, 25 milliards de km seulement.
Une heure après le Big Bang.
La sphère cosmique ne dépasse guère 1 milliard de km, distance qui sépare la Terre de la planète géante Jupiter. Le confinement devient de plus en plus grand, les noyaux d'hélium et de deutérium s'entrechoquent de plus en plus vite, mais les photons ne sont pas encore assez énergétiques pour les briser.
Une demi-heure après le Big Bang.
La température atteint jusqu'à 300 millions de degrés K. L'univers observable ne mesure plus que 500 millions de km, environ trois fois la distance entre la Terre et le soleil.
Un quart d'heure après le Big Bang.
La température dépasse maintenant les 500 millions de degrés et l'Univers observable couvre à peine 250 millions de km. Les noyaux de matière résistent de plus en plus difficilement à l'agitation thermique grandissante. Il faut savoir que les neutrons (dont la durée de vie est seulement de 1/4 d'heure alors que celle du proton dépasse les milliards de milliards d'années) ne sont pas des particules stables. Les neutrons solitaires apparus à cette époque, non combinés à un noyau atomique, disposent donc d'un quart d'heure à peine pour trouver un partenaire (un proton) avec lequel ils pourront fusionner et former des noyaux. sinon, ils vont se désintégrer à tout jamais dans une mort solitaire.

3 minutes après le Big Bang.

de 1 seconde à 3 minutes et de 3 minutes à 15 milliards d'années

La nucléosynthèse primordiale 1/4:

Atome (le clash des titans) (épisode No 1) (1/4) par

Atome (le clash des titans) (épisode No 1) (2/4) par enfant-du-big-bang

Atome (le clash des titans) (épisode No 1) (3/4) par enfant-du-big-bang

Atome (le clash des titans) (épisode No 1) (4/4) par enfant-du-big-bang

Maintenant, le cosmos observable mesure à peine 60 millions de km (distance inférieure à celle qui sépare la terre de Mars) et sa température atteint des valeurs à peine concevables: plus d'un milliard de degrés. Les noyaux de matière, essentiellement ceux d'hélium et d'hydrogène, commencent à se désagréger, à se défaire en protons et neutrons. C'est une étape décisive de notre voyage dans le passé: les fondements de la matière sont désormais instables. C'est pendant ces trois premières minutes qu'on été produits les noyaux des atomes qu'on retrouve aujourd'hui en plus grand nombre dans l'Univers: hydrogène (un simple proton solitaire), deutérium (un proton, un neutron) et hélium (deux protons, deux neutrons). Ainsi, quand nous buvons un simple verre d'eau, nous avalons aussi les noyaux d'hydrogène qui ont été fabriqués dans ce passé à peine imaginable.

4) Remontons maintenant en core plus loin dans le passé.
1 minute après le Big bang.
L'horizon cosmologique ne s'étend plus que sur 20 millions de km, à peine un quart de la distance qui nous sépare de Mars. Soumis à une température de plus en plus élevée, les photons déstabilisent maintenant les noyaux de matière. Dès qu'un proton ou un électron apparaît, il est aussitôt capturé par un photon. L'Univers devient une sorte de "gaz" de photons, d'électrons, de protons et de neutrons. Ce n'est qu'à partir de la troisième minute que les noyaux commencent à se stabiliser. Les photons sont les plus nombreux, on en compte environ 1 milliard pour un seul proton. Les protons eux, sont 7 fois plus nombreux que les neutrons. C'est ce qui va permettre à l'hydrogène, dont le noyau n'est constitué que d'un seul proton, de de devenir plus tard l'élément le plus abondant de l'Univers (75% de toute la matière existante).
10 secondes après le Big Bang.
L'Univers visible ne cesse de rétrécir: il ne mesure plus que 3 millions de km et sa température est de 5 milliards de degrés. Les premiers noyaux se forment et se désintègrent sans cesse dans un rythme de plus en plus frénétique. Les électrons ne sont pas stables et on assiste au "ballet" création-annihilation des paires électrons-positrons. On peut parler d'une ère leptonique. La charge électrique du positron est positive et lorsqu'il rencontre un électron, les deux particules s'annihilent avec création d'un photon gamma hautement énergétique. C'est ce qui s'est passé entre la première et la dixième seconde de l'Univers. Mais une espèce de miracle a eu lieu, un électron sur un milliard a échappé à la destruction et est resté dans la "soupe" de particules alors suffisamment refroidie. Ainsi, à l'issue de cette formidable annihilation matière-antimatière, le "gaz cosmique" originel se trouve constitué d'un infime excédent de matière. C'est grâce à ce petit rien de matière que l'Univers d'aujourd'hui son existence. Grâce à lui, les milliards d'étoiles, les planètes, la tour Eiffel, les objets qui nous entourent ont pu exister.

La première seconde après le Big Bang.
L'Univers visible ne s'étend plus que sur 300 000 km (la distance Terre-Lune). Nous avons maintenant un seuil critique de température: 10 milliards de degrés. Les ultimes noyaux d'hélium et de deutérium sont détruits par le photons devenus ultra-énergétiques à de telles températures. Les neutrinos cessent d'interagir avec la matière pour s'en séparer définitivement (c'est parce qu'ils ont cessé d'interagir avec la matière que la température des neutrinos devrait être inférieure à celle du rayonnement fossile. On pense qu'elle serait de 2 °K contre 2,7 °K pour le rayonnement fossile). Ce instant est connu sous le nom de "découplage faible": Lorsque la température descend en dessous de 10 milliards de ° K, l'énergie des neutrinos diminue, les empêchant d'interagir avec les nucléons. Ils deviennent alors libres de circuler. Cette température joue le même rôle vis-à-vis des neutrinos que celle de 3000 K vis-à-vis des photons : c'est la température de découplage faible. L'enjeu de certaines expériences actuelles est de détecter ces fameux neutrinos émis à la première seconde dans l'espoir d'entrevoir, à travers ces "archives cosmologiques", l'Univers tel qu'il était au moment de sa naissance.

Le neutrino au cours de cette première seconde.
Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. C’est un fermion de spin ½. Il en existe trois saveurs : électronique,muonique et tauique. L’existence du neutrino a été postulée pour la première fois en 1930 par Wolfgang Paulipour expliquer le spectre continu de la désintégration bêta ainsi que l’apparente non-conservation du moment cinétique, et sa première confirmation expérimentale remonte à 1956.

D'où vient cette particule plutôt mystérieuse, mais d'une importance extrême? Dans l'Univers naissant, sous certaines conditions, les neutrons se transforment en protons, ce qui entraîne l'émission d'un électron et d'un neutrino 100 000 (?) fois plus léger que le proton? Pour un seul proton, il existe 10 milliards de neutrinos. Rien ne peut arrêter leur course folle. Pour parvenir enfin à les stopper, il faudrait un mur de plomb de 9 000 milliards de km d'épaisseur! A chaque seconde, plus de 60 millions de neutrinos traversent chaque centimètre carré de notre peau. Ils ont été émis à la première seconde de l'Univers, seconde cosmique tout à fait capitale.

Le cosmos n'est alors plus qu'un gaz d'électrons, de protons et de neutrons agités par l'énergie de photons et des neutrinos.
Sa densité est de plus en plus grande, un litre pèse 400 000 Kg. Mais ce qui est surprenant, c'est que cette "soupe primitive" est en équilibre thermodynamique (relation entre équilibre thermodynamique et entropie-temps?) La quantité énorme de photons rend le rayonnement incroyablement intense. Tout n'est que pure lumière, mais une lumière invisible, prisonnière de la matière primordiale. C'est à partir de là que va commencer la "nucléosynthèse", la fabrication des premiers noyaux atomiques, essentiellement l'hydrogène et l'hélium.
Cette première seconde de l'Univers marque le tout début de la création de matière qui, comme on vient de le voir ne va durer que 3 minutes. La folle succession d'évènements qui vont se produire entre la première seconde et la troisième minute se trouve, en quelque sorte, entièrement "programmée" dès la première seconde. Pourquoi? Parce que dès cette première seconde, l'Univers se trouve dans un équilibre thermique presque parfait. Tout est dans le "presque", car, si la soupe primitive est bien en équilibre, il existe une particule, une seule, qui est en dehors: le neutrino qui vient de se découpler de la matière comme nous venons de le voir. Et c'est ce découplage précoce du neutrino qui a permis aux bases de la matière de se constituer durant les 3 premières minutes, car il n'a plus été en mesure d'interagir avec les nucléons, laissant le terrain libre pour la formation des noyaux au cours des 3 minutes suivantes.

5) Qu'y a t'il avant cette première seconde?