L'INFLATION COSMIQUE

Bonjour à tous, aujourd’hui on va parler de l’inflation. Alors non, pas l’inflation

monétaire, même si c’est une question importante, mais l’inflation cosmique. L’inflation

cosmique c’est un phénomène étonnant qui aurait eu lieu dans les tous premiers

instants du Big-Bang, et qui expliquerait certaines des caractéristiques étonnantes

de notre Univers.

L’inflation, c’est le fait que pendant un temps incroyablement court, 10-33 secondes,

l’Univers aurait vu sa taille augmenter d’un facteur 10 puissance 27. Ça veut dire

qu’il serait devenu 1 milliards de milliards de milliards de fois plus gros, en 1 millionième

de milliardième de milliardième de milliardième de secondes.

Ca donne le vertige, non ? Alors voyons ensemble comment et pourquoi l’inflation cosmique

se serait produite.

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Le meilleur modèle dont on dispose aujourd’hui pour expliquer l’histoire et l’évolution

de l’Univers, c’est le modèle du Big-Bang. Et contrairement à ce qu’on entend parfois,

ce modèle n’est pas juste une théorie, il a de nombreuses confirmations expérimentales

très solides.

[PREUVES On peut citer notamment le décalage vers le rouge des galaxies, qui témoigne

de l’expansion de l’Univers. Ou encore le rayonnement fossile, qui est une sorte

de photo de l’état de l’Univers, tel qu’il était 300 000 ans après le BigBang.]

J’ai déjà parlé de ces différents sujets dans des vidéos précédentes, et j’ai

toujours insisté : le modèle du Big-Bang est très très bien corroboré par ces observations.

Et pourtant, dans sa version initiale, ce modèle a quand même quelques petits problèmes.

Et c’est pour régler ces problèmes que dans les années 70 et 80, des physiciens

comme Alexei Starobinski, Alan Guth et Andrei Linde, ont proposé d’y ajouter un ingrédient

: le concept de d’inflation cosmique. Mais avant de plonger là-dedans, revoyons d’abord

les bases de ce qui constitue le modèle du Big-Bang.

[EVOLUTION Si on devait raconter l’histoire de l’Univers avec une seule courbe, ce serait

celle-ci. Alors attendez pas de panique, je vais réexpliquer tranquillement ce que ça

veut dire.

Sur l’axe horizontal, vous avez le temps, exprimé en milliards d’années. Le temps

présent, c’est ici, par convention on le note t=0. Avant c’est le passé, et après

c’est l’avenir.

Vous le savez le modèle du Big-Bang nous dit que l’Univers est en expansion, qu’il

grossit donc, et que dans le passé au contraire il était plus contracté sur lui-même. Donc

on pourrait être tentés de penser que cette courbe que je vous trace ici représente simplement

l’évolution de la taille de l’Univers en fonction du temps.

Mais non, ça n’est pas tout à fait ça. On ne connait pas la taille de l’Univers,

et ça se trouve il est même infini. Cette quantité n’est pas exactement la taille,

mais ce qu’on appelle le facteur d’échelle. Le facteur d’échelle, on peut dire en gros

que c’est la taille de l’Univers à un instant t, mais par rapport à sa taille actuelle.

Regardez ici au moment présent, à t=0, le facteur d’échelle vaut 1. Aujourd’hui

l’Univers a la taille qu’il a. Dans le futur ce facteur augmente, car l’Univers

va s’étendre. Et dans le passé le facteur est plus petit que 1.

Par exemple on voit qu’il y a 8 milliards d’années, il valait 0.5, ce qui signifie

que l’Univers était si on veut deux fois plus petit qu’aujourd’hui.]

Mais qu’est-ce que ça veut dire deux fois plus petit, puisqu’on a dit qu’on ne sait

même pas si l’Univers est fini ou infini ? Eh bien il ne faut pas l’interpréter

comme une taille, mais comme l’évolution des distances dans l’Univers, par exemple

entre les différentes galaxies.

[FACTEUR Imaginons une galaxie qui serait située aujourd’hui à 2 milliards d’années-lumières

de nous. Il y a 8 milliards d’années, puisque le facteur d’échelle était de 0.5, ça

veut dire qu’elle n’était qu’à la moitié, c’est à dire 1 milliards d’années

lumières de nous.

Inversement dans disons 6 milliards d’années, le facteur d’échelle sera 1.5, donc la

galaxie sera à 3 milliards d’années de nous. La courbe d’évolution du facteur

d’échelle permet donc de reconstituer l’histoire de l’expansion de l’Univers en quantifiant

la dilatation des distances.

Et ce que l’on voit d’étonnant sur cette courbe, c’est que le facteur d’échelle

diminue quand on remonte dans le passé, et semblait valoir zéro il y a 13.8 milliards

d’années environ. Et c’est cette période qu’on appelle le Big-Bang.

Alors attention, comme je le dis souvent, on ne peut pas vraiment parler d’instant

zéro. On peut juste dire qu’il y a 13.8 milliards d’années l’Univers était dans

un état extrêmement contracté, et donc très dense et très chaud. Et ce sont d’ailleurs

les conséquences de cet état qu’on peut observer aujourd’hui par exemple avec le

rayonnement fossile.]

Pour comprendre ce qu’il s’est vraiment passé vraiment dans les tous premiers instants,

il faudrait combiner la cosmologie et la théorie quantique, et ça, j’ai eu l’occasion

d’en parler plusieurs fois, c’est compliqué, donc on ne peut pas en dire grand chose aujourd’hui.

[HUBBLE Bien, excepté la questions des tous premiers instants, la courbe du facteur d’échelle

nous permet donc de reconstituer notamment l’évolution de la distance entre les galaxies.

Mais elle nous donne également une autre info très importante : le rythme auquel les

galaxies s’éloignent les unes des autres.

Eh oui ce rythme d’éloignement à un instant t, c’est tout simplement la pente de la

courbe. Ici par exemple, à l’instant présent, on voit que le facteur d’échelle est en