Selon la théorie du Big Bang, nous ne devrions pas exister | Vide cosmique

Nous ne devrions pas exister. Avec cette déclaration, je ne partage pas le point de vue de ces catastrophistes et anciens venus qui circulent sur Internet et qui disent que la race humaine est la pire. Non, je parle du point de vue physique : notre existence était hautement improbable. Mais laissez-les nous prendre je l’ai dansé. La théorie du Big Bang, avec ses plus grands succès pour expliquer pourquoi l’Univers est tel qu’il est, ne nous dit pas pourquoi ce que nous voyons autour de nous existe. Je m’explique.

L’univers aime la voie zen, l’équilibre entre le yin et le yang, que tout soit préservé même s’il est transformé d’une manière ou d’une autre. D’une certaine manière, il ne peut en être autrement : ce qui existe, existe et existera toujours dans l’univers, même s’il n’a pas toujours la même aspect.

On peut le voir d’un point de vue de ce qu’on appelle la thermodynamique, une branche de la physique, qui a comme un de ses postulats que lorsque deux systèmes à des températures différentes interagissent, leurs états thermiques tendent à s’égaliser, à atteindre un équilibre dans lequel un propriété physique, température, homogénéise. Faites le test en ouvrant la fenêtre un de ces jours de ils jaillissent (dans l’hémisphère nord).

L’équilibre dans l’univers peut être vu d’autres façons, bien que nous n’ayons pas toujours été comme nous sommes aujourd’hui, nous vivons donc dans un équilibre mouvant. Ouvrez le congélateur et regardez un glaçon. Dans cet environnement glacial, les molécules d’eau vivent dans un équilibre dans lequel elles sont liées les unes aux autres formant un réseau cristallin (on connaît en fait dix-huit formes différentes de glace en fonction de la structure de ces cristaux). A l’extérieur du congélateur, à une température ambiante plus élevée, il passe à un autre équilibre, les molécules formant un liquide, un changement d’état se produit. Quelque chose de similaire est arrivé à l’univers à plusieurs reprises, changeant son état et changeant ostensiblement ses propriétés, selon le température ambiante.

Laissons de côté la physique de la marche dans la maison et passons à des environnements plus complexes. Et continuons à nous réchauffer la tête et, accessoirement, l’univers. Si certains aiment sortir les bières glacées du frigo, les physiciens se passionnent pour sortir les particules des laboratoires comme le Fermilab ou le CERN supercalientes. La température est un mouvement, et dans ces laboratoires les particules sont accélérées à des vitesses incroyables, leur conférant des énergies littéralement extraordinaires pour notre époque. Par exemple, Fermilab accélère les particules grâce à des systèmes magnétiques dont la puissance équivaut à environ un million d’ampoules électriques à la maison, ou à ce qu’une ville comme Nerja consomme. Cette puissance est utilisée, par exemple, pour accélérer des protons vitesses qui ne diffèrent de celui de la lumière que de quelques dix millionièmes, pour les faire entrer en collision avec des atomes assez denses (comme l’iridium) et finir par produire des antiprotons.

Antimatière

Les antiprotons sont une forme de ce qu’on appelle l’antimatière, qui ressemble à la matière que nous connaissons, mais avec une charge électrique inverse (ainsi que d’autres propriétés qui sont également inversées). Toutes les particules ont leur antiparticule, et si elles entrent en collision elles s’annihilent, donnant naissance à des photons (et quelques particules supplémentaires dans certains cas), libérant une énergie donnée par la fameuse équation E=mc².

Toutes les particules ont leur antiparticule, et si elles entrent en collision, elles s’annihilent.

Le fait est que nous n’avons réussi à créer que de l’ordre d’un milliardième de gramme d’antimatière dans toute notre histoire. Et bien qu’il y ait de l’antimatière qui se produit naturellement dans les impacts de rayons cosmiques, elle ne dure pas longtemps, s’anéantissant rapidement en entrant en collision avec la matière qui nous entoure de tous côtés.

Et nous arrivons ici au point clé : la matière nous entoure. Il n’y a pas d’antimatière en quantités significatives partout où nous avons exploré. Ni de près ni de loin, nous n’avons jamais vu une galaxie de matière entrer en collision avec une galaxie d’antimatière, le spectacle de lumière et de couleur serait formidable. Mais il n’y a rien de tel.

Cependant, dans un univers primitif très, très chaud et dense, seulement environ 2 trillions de degrés Celsius, selon la théorie du Big Bang (pour référence, le noyau du Soleil est à 15 millions de degrés), les collisions entre particules, et entre particules et antiparticules , ils devaient être continus, avec des énergies typiques de l’ordre d’un trillion de fois ce que nous avons réalisé au CERN. Et ainsi le système (le système est l’univers entier) a maintenu l’équilibre, le même nombre de particules que d’antiparticules, toutes apparaissant et s’annihilant continuellement (et donnant naissance à d’autres particules, comme les photons).

Aujourd’hui, cependant, nous vivons dans un univers de matière. Parce que? Dans un univers en équilibre avec la même quantité de matière que d’antimatière, tout devrait s’auto-annihiler et seuls les photons resteraient. Mais non, grâce aux cieux ou aux univers, tout n’a pas été anéanti. Comment était-ce possible ? Il a dû y avoir, pour une raison quelconque, un excès de matière qui a survécu (ou d’antimatière, mais aujourd’hui on appelle ça de la matière, ça n’a pas d’importance), et nous sommes là pour le prouver. Cela nous dit la théorie du Big Bang, qui décrit très bien de nombreuses choses que nous observons dans l’univers, mais pas pourquoi il n’y a que de la matière et, par extension, pourquoi nous existons.

Les implications de l’univers rempli de matière et d’antimatière n’apparaissant nulle part sont extraordinaires. On peut penser qu’en raison de certaines fluctuations quantiques, une zone de l’univers (aussi grande que tout ce que nous connaissons) s’est trouvée avec un excès de matière. Cela aurait pu arriver à une époque où tout ce qui compose l’univers était dans un certain état avec coexistence de matière et d’antimatière, un état analogue à la glace de notre frigo. Mais la fluctuation quantique s’est produite juste à l’instant exact où l’univers est passé à un autre état, dans lequel les propriétés étaient très différentes, un changement d’état analogue au passage de la glace à l’eau. Quelque chose, sûrement rare et formidablement opportun pour nos intérêts, s’est produit en cours de route. Il se peut aussi qu’une partie de l’essence de ce changement d’état, peut-être quelque chose appelé inflation, ait causé l’isolement de cette zone où une fluctuation quantique s’est produite du reste de l’univers.

L’implication est que nous vivrions dans cette “petite” bulle primordiale et que l’univers lui-même devrait être beaucoup plus grand que ce que nous voyons, avec des parties totalement inaccessibles pour nous, qui seraient dominées par l’antimatière, avec ses galaxies, ses étoiles, ses planètes et la Vie ?!, d’antimatière. Mais nous devons considérer que nous ne voyons pas les bords de ces bulles, puisque nous ne détectons nulle part une annihilation massive de matière/antimatière. Cela ne peut donc pas être aussi simple.

Nous concluons alors que nous ne devrions pas exister ; la matière et l’antimatière auraient dû s’anéantir dans l’univers primitif. Mais dans une loterie où la probabilité était de un sur un milliard (c’est une autre histoire) nous avons gagné le prix : le vide cosmique était rempli de matière. Et nous voici.

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