La théorie du Big Bang, qui décrit la naissance de l’Univers à partir d’une matière très dense et chaude il y a environ 13,7 milliards d’années, est bien connue. Mais qu’y avait-il avant le Big Bang ? Est-il possible que l’Univers soit né de rien ? Répondre à cette question n’est pas simple du tout, prévient Johan Richard, astrophysicien.
Une question qui dépasse la physique
“La question de l’origine de l’Univers nous amène au-delà des limites de nos connaissances”, explique le chercheur. “Elle nous emmène clairement au-delà de la physique, même si différents modèles existent aujourd’hui.” Il est possible que l’Univers soit né du vide, c’est-à-dire de rien. La théorie quantique permet même que l’apparition de particules soit due à une fluctuation quantique du vide. Dans l’électrodynamique quantique, l’énergie contenue dans l’Univers produit de la matière. Cependant, cette réponse est loin d’être satisfaisante.
Les murs de photons et de Planck
Pour comprendre la naissance de l’Univers, les astrophysiciens doivent franchir deux obstacles majeurs. D’une part, il y a le mur de photons, aussi connu sous le nom de fond diffus cosmologique. Il s’agit en quelque sorte de la “lumière fossile” émise environ 380 000 ans après le Big Bang, lorsque l’Univers était plus petit, plus dense et plus chaud. C’est la plus ancienne image que nous avons de l’Univers. Au-delà des photons que nous recevons du fond diffus cosmologique, nous n’avons aucune autre information visuelle sur l’Univers. D’autre part, il y a le mur de Planck, qui marque la limite au-delà de laquelle la science n’a plus rien à dire sur l’Univers. Cette limite est située à environ 10^-43 secondes après le début de l’expansion. Entre le temps 0 (début de l’expansion) et ce temps approximatif de 10^-43 secondes, il y a une période très brève où personne ne sait ce qu’il s’est passé : l’Ère de Planck.
Dire les choses ainsi peut sembler absurde, car nous parlons d’une époque où les lois de la physique et même la notion de temps n’étaient pas comme nous les connaissons aujourd’hui.
L’Univers cherche des modèles
“Quand nous avons un modèle, nous savons dans quel cadre il s’applique. Mais dans ce cas, nous n’avons pas de modèle qui fonctionne”, explique Johan Richard. Pourquoi ? Au début, l’Univers était extrêmement dense, et le modèle approprié est a priori celui de la relativité générale. Mais à ses débuts, l’Univers était aussi extrêmement petit, de l’ordre de 10^-33 centimètres, plus petit qu’une particule. Dans ce cas, le modèle adapté serait plutôt la mécanique quantique. Cependant, la relativité générale et la mécanique quantique ne fonctionnent pas ensemble du tout. Il faudrait donc une autre physique, unifiée, et c’est ce que tout le monde cherche aujourd’hui !
En attendant que les théories des cordes, des univers parallèles ou la cosmologie branaire proposent peut-être une description satisfaisante de la naissance de l’Univers, cette question ultime continuera de fasciner les poètes… et les autres !
