Remonter le temps
Si nous faisons tourner le cinéma cosmique à l’envers, nous constatons que la matière est de plus en plus comprimée dans un espace qui se rétrécit. La température augmente, la pression s’accroît et la désintégration commence. Les molécules se décomposent en atomes, les atomes en noyaux et électrons, les noyaux atomiques en protons et neutrons, puis les protons et neutrons en quarks. Cette décomposition successive de la matière en ses éléments constitutifs les plus fondamentaux et les plus élémentaires se produit au fur et à mesure que l’horloge recule vers l’explosion.
Par exemple, les atomes d’hydrogène se décomposent environ 400 000 ans avant le Big Bang, les noyaux atomiques en une minute environ, et les protons avec les neutrons en un centième de seconde (en sens inverse, bien sûr). Comment le savons-nous ? Nous avons trouvé des vestiges du rayonnement émis lors de la formation des premiers atomes (rayonnement de fond des micro-ondes) et nous avons compris comment les premiers noyaux d’atomes légers sont apparus alors que l’univers n’était âgé que de quelques minutes. C’est exactement le genre de fossiles cosmiques qui nous montrent la voie à suivre.
Nous pouvons désormais, grâce à des expériences, simuler les conditions qui existaient lorsque l’Univers était âgé d’un trillionième de seconde. Cela peut nous sembler une minuscule fraction de seconde, mais pour une particule de lumière, un photon représente une longue période, qui lui permet de parcourir une distance correspondant à un trillion de fois le diamètre d’un proton. Lorsque nous parlons de l’univers primitif, nous devons oublier les normes humaines et les notions de temps.
Bien sûr, nous voulons nous rapprocher le plus possible d’une époque où le temps était nul. Mais à un moment donné, nous nous heurtons à un mur d’ignorance et nous ne pouvons qu’extrapoler nos théories actuelles dans l’espoir qu’elles nous donneront une idée de ce qui se passait au début des temps, à des énergies et des températures que nous ne pouvons pas créer en laboratoire. Mais il y a une chose dont nous sommes sûrs. Lorsque le temps est proche de 0, notre théorie actuelle des propriétés de l’espace et du temps, qui est la théorie générale de la relativité d’Einstein, n’est pas valide.
C’est le domaine de la mécanique quantique, où les distances sont si petites que nous devons imaginer l’espace non pas comme une feuille continue, mais comme une structure granulaire. Malheureusement, nous ne disposons pas de théorie qualitative décrivant une telle granularité de l’espace, ni de lois physiques de la gravité à l’échelle quantique (connue sous le nom de gravité quantique). Il existe bien sûr des candidats, comme la théorie des supercordes et la gravité quantique à boucles. Mais rien ne prouve actuellement qu’elles décrivent correctement les phénomènes physiques.
Publicité
