I – Hypothèse sur l’origine de l’Univers retenue par Trinh Xuan Thuan (TXT)

L’instant du Big Bang étant l’instant 0, on ne peut rien savoir sur ce qui se passe avant l’instant lQ-43 seconde: c’est un temps infiniment court car 1/1000 de seconde s’écrit 10-3, un milliardième de seconde c’est 10-9. Cc temps de 10-43 s’appelle le temps de Plank (du nom de son inventeur). Il est du domaine de l’infiniment petit où s’appliquent les règles de la mécanique quantique : c’est le domaine du flou quantique où tout peut arriver. Après lQ-43 seconde on entre dans le domaine de la physique traditionnelle.

A l’instant 10-43 seconde la situation de l’Univers serait la suivante :
a) dimension : sphère de 1 millième de centimètre de diamètre soit la dimension d’une pointe d’aiguille.
b) densité: considérable, 1096 fois celle de l’eau ( 10 suivi de 95 zéros )
c) température: 1032 degrés ( soit 10 suivi de 31 zéros)
d) le vide quantique règne : il est de masse nulle mais il est bouillonnant d’énergie . La force électromagnétique règne.

A l’instant 10-35 seconde la température serait tombée à 1021 degrés : la force électrofaible apparaitrait.

Entre l’instant 10-35 seconde et l’instant 10-32 seconde l’Univers aurait augmenté considérablement pour atteindre la taille d’une orange (environ 10 cm de diamètre). Le vide quantique serait toujours bouillonnant d’énergie et peuplé d’une multitude de particules et d’antiparticules fantômes qui devraient leur existence aux prêts d’énergie consentis par la banque Nature. Par suite de l’augmentation du volume de l’Univers, il y aurait libération d’énergie du vide, augmentation de la chaleur et les particules et antiparticules, remboursant leurs dettes à la banque Nature, quittent le monde <les fantômes pour entrer dans la réalité. Mais dès leur matérialisation, particules et antiparticules vont s’entrechoquer et s’annihiler pour devenir des grains de lumière c’est-à-dire des photons. A leur tour les photons se heurtent et se détruisent en redevenant particules et antiparticules. C’est en fait un retour au point de départ. Parmi ces particules il y a des quarks et des antiquarks et le physicien Andreï Sakarov a découvert que, chaque fois qu’un milliard d’antiquarks sort du vide il apparaitra en même temps un milliard + un quarks, et pareillement pour les autres particules. En résumé, il y a apparition de la matière à partir du vide s’il y a assez d’énergie insufflée dans le vide. On suppose que ces modifications successives créent des irrégularités dans la soupe de particules ( notamment l’arrivée des quarks en supplément ) et que ces irrégularités pourraient être à l’origine des galaxies et des étoiles à l’intérieur des galaxies.

Créations et destructions continuent à un rythme accéléré.

A l’instant 10-12 c’est-à-dire un millième de milliardième de seconde après le Big Bang, l’Univers a beaucoup grandi : il serait à peine plus petit que n’est actuellement l’orbite de la Terre autour du Soleil. Il serait encore très dense ( 1 million de millions de fois plus dense que le noyau d’un atome ) et très chaud ( 1 million de milliards de degrés ).

A l’instant 10-6 seconde ( 1 millionième de seconde après le Big Bang ) le volume de l’Univers serait à peu près celui du système solaire actuel. La température aurait baissé à 10 000 milliards de degrés, l’agitation des particules aurait fortement décru et le mouvement des quarks et des antiquarks se serait suffisamment ralenti pour que la force (nucléaire) forte entre en jeu et oblige les quarks à se combiner en protons et neutrons, mais cette combinaison est particulière. Les quarks sont <le deux espèces différentes :

* les quarks U ont une charge électrique positive égale aux 2/3 de la charge d’un électron

* les quarks D ont une charge électrique négative égale au 1/3 de la charge d’un électron

Alors 2 quarks U et 1 quark D = 1 proton (charge +)
1 quark U et 2 quarks D = 1 neutron (charge 0)

Au fur et à mesure que la température baisse, le rythme de reconstitution en particules et antiparticules se réduira et, comme à chaque cycle il se reproduit une particule de plus sans antiparticule par milliard de particules, la matière constituée par les protons et les neutrons tend à croître au détriment de l’antimatière.

Quand la température de l’Univers a baissé à 1000 milliards de degrés il est constitué de photons, d’électrons, de neutrinos et de leurs antiparticules et d’une infime quantité de protons et de neutrons. C’est la composition que Steven Weinberg indique comme point de départ des Trois premières minutes de l’Univers, le 1/100 de seconde.

Mais il ne faut pas oublier que ce qui vient d’être décrit n’est qu’une hypothèse. Malgré beaucoup de tentatives du CERN de Genève il a toujours été impossible d’isoler des quarks. Les neutrinos n’ont eux aussi jamais été isolés et leur existence est mise en doute par certains, mais celà est probablement dû à ce que les neutrinos agissent à travers la force électrofaible dont le domaine d’influence est un espace extrêmement réduit : moins d’un dixième de millionième de milliardième de centimètre et l’Univers n’est plus assez dense et les particules qui le composent assez rapprochées pour rencontrer les neutrinos qui alors agissent indépendamment des autres particules.

N’ayant trouvé aucune objection à la description que Steven Weinberg a fait des trois premières minutes de l’Univers, on peut conclure que l’hypothèse qu’il a faite est toujours valable. La proportion d’hélium et d’hydrogène ( 27% et 73%) dans ce qui constitue l’Univers à la fin de la période de nucléosynthèse correspond aux chiffres obtenus par les observations qui ont été faites.

Par contre, la durée de la période qui a suivi la nucléosynthèse et que l’on pensait, il y a quelques années, de l’ordre de 7 à 800 000 ans s’est révélée exagérée. On l’estime actuellement à 300 000 ans.