Quels sont les différents modèles de Big Bang en concurrence?

Les différents modèles de Big Bang proposés par les astrophysiciens, permettraient de résoudre cette question sur l’homogénéité de l’univers. Mais pas seulement, il faut également prendre en compte la géométrie euclidienne de l’espace. Aujourd’hui, il existe trois interprétations distinctes des premiers instants de l’univers.

Parmi les différents modèles de Big Bang, la théorie de l’inflation est la plus répandue.

Cette théorie, imagine un Big Bang inflationnaire. Si l’univers à sa naissance a enflé suffisamment rapidement, il devient alors possible que des régions célestes aujourd’hui très éloignées aient été beaucoup plus proches lors de la création du cosmos.

En suivant ce scénario, lors de la première fraction de seconde de la naissance de l’univers, une sorte de gravité négative fait enfler violemment l’univers à des vitesses inimaginable. Bien supérieur à la vitesse de la lumière !!

Parmi les différents modèles de Big Bang, la théorie de l’inflation est la plus répandue

L’hypothèse du modèle inflationnaire possède l’avantage d’expliquer la platitude de l’univers tel que nous le voyons. L’étendue cosmique engendrée par la puissance de l’inflation est si importante que, par illusion d’optique, nous ne sommes pas capables de percevoir sa courbure. Cette théorie possède tout de même ses limites.

En effet, suivant ce modèle une fois que l’inflation a commencé, on ne peut stopper le processus. Ainsi, chaque partie de l’univers possède sa propre inflation. Ce modèle conduit à un multivers fragmenté en différentes portions d’univers indépendantes et infinies. Suivant cette théorie, toute prédiction devient alors impossible sur le long terme !!

« Nous pensions que l’inflation permettrait de prédire un univers plat et uniforme. Mais à la place, elle prédit chaque valeur possible un nombre infini de fois. Nous sommes de retour à la case départ » Paul Steinhardt Université de Princeton

Dans les différents modèles de Big Bang on trouve également la cosmologie branaire.

Face à l’incohérence du big bang inflationnaire, certains ont abandonné cette idée. D’autres chercheurs ont ainsi développé un second modèle de Big Bang qui exclurait les « effets indésirables » provoqués par l’inflation. Directement inspirée de la théorie des cordes, cette hypothèse fait disparaître la notion de singularité initiale comme origine absolue de l’espace et du temps.

Suivant ce nouveau modèle, notre univers serait en réalité une brane à 4 dimensions flottant dans un espace multidimensionnel beaucoup plus vaste encore.

Le principe de cette théorie serait que tous les mille milliards d’années (chiffre hypothétique), notre univers brane rentrerait en collision avec l’une des branes voisines. Cette collision provoquerait une énorme décharge d’énergie. C’est cette collision explosive et cyclique que nous interprétons comme le Big Bang, en d’autres termes, le début de notre univers.

Dans les différents modèles de Big Bang on trouve également la cosmologie branaire

Ce modèle a le mérite d’expliquer la platitude de l’univers, les branes étant plates, un peu comme deux tranches de pain de mie. La collision de ces deux « tranches » dans un univers multidimensionnel, justifie par ailleurs, la diffusion quasi uniforme du rayonnement fossile et bien entendu, de l’homogénéité du cosmos.

En revanche, cette théorie inclut obligatoirement plusieurs dimensions supplémentaires. Comme le prédit la théorie des cordes. Mes ces dimensions cachées restent à l’heure actuelle indétectable avec les moyens dont nous disposons.

Par ailleurs, cette hypothèse ne fait que déplacer le problème, car si le Big Bang est résultat d’une collision entre deux univers; alors comment a pu avoir lieu la première collision?

Parmi les modèles de Big Bang on trouve également « la proposition de Sean Caroll »

Ce dernier modèle a été développé par le célèbre physicien Sean Caroll. Ce nouveau modèle propose d’unifier la relativité générale et la mécanique quantique. En d’autres termes, intégrer la mécanique quantique dans la théorie de l’inflation.

« Lorsque nous faisons de la cosmologie, nous utilisons une version abâtardie de la mécanique quantique. L’inflation est une théorie liée à l’espace temps et la gravité. C’est la raison pour laquelle elle est encrée à la relativité générale. Elle incorpore bien quelques aspects de la physique quantique, comme les fluctuations quantiques. Mais comme nous manquons toujours d’une théorie unificatrice entre relativité générale et mécanique quantique, cela reste une théorie « semi-classique » Sean Caroll.

Rappelons que la physique nous dit qu’une particule ne se déplace pas d’un point A à un point B en ligne droite. Mais elle emprunte potentiellement une multitude de chemins possible simultanément. Sur ce point, l’univers tout entier pourrait fonctionner de la même manière. Dans cette perspective, le moment initial du Big Bang représenterait la superposition simultanée de tous les univers possibles apparaissant du néant…

Un Big Bang créant une multitude d’univers

Malgré les divergences sur la théorie du Big Bang, les scientifiques sont d’accord sur un point.

La naissance et l’évolution de notre univers dans ces premiers instants sont majoritairement expliquées par le modèle cosmologique dominant. Il y a 13.7 milliards d’années, une « explosion » d’origine inconnue aurait déclenché la création du cosmos, de l’espace et du temps. Mais les scientifiques ne sont pas tous d’accord sur l’explication de cette « explosion » . Ni sur l’homogénéité de l’univers, arriverons-nous un jour à percer son secret?

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