[News] Du Big Bang à la mission Planck: La nucléosynthèse primordiale

[Publication]

Nous poursuivons notre série sur la mission Planck avec le chapitre: Deuxième pilier du Big Bang, la nucléosynthèse primordiale. Ce graphique montre l'abondance des éléments que l'on trouve dans l'Univers. Nous observons sur ce graphe que la majeure partie de la matière (75% en masse) est formée d'hydrogène, tandis qu'une quantité respectable (25%) est constituée d'hélium. Le rapport entre le nombre de noyaux d'hydrogène et d'hélium, noté He/H vaut 0.1 environ. Le reste étant...

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[kace]

Très clair et pédagogique comme article, merci bcp Bongo !

[alessandro pendesini]

Un grand merci à Bongo pour ses articles !

Quelques précisions :
Le moment correspondant de l’histoire cosmique est appelé « ère de Planck ». Il correspond à un instant tp, légèrement postérieur (de 10-43 seconde) à t0. Les valeurs de la température et de la densité -défient toute imagination- etaient respectivement 10³² K et 10 94 g/cm³. Dans des conditions si enormes, la relativité générale ne peut être appliquée, car elle est impuissante à prendre en compte les effets quantiques, pourtant prépondérants : aborder cette période nécessite impérativement une théorie de la gravitation quantique, ou du moins une théorie qui unifie les interactions fondamentales. C’est le « rêve » de tout physicien !

Nous pouvons dire que l’on a réussi à récréer en laboratoire les conditions l’Univers connu, un millième de milliardième de seconde (10-12 seconde) après le début de son expansion, lorsque notre Univers était constitué d’un mélange de quarks et d’électrons. C’est aujourd’hui, notre limite expérimentale.
Dans des puissants accélérateurs de particules comme celui du CERN, on y atteint des niveaux d’énergie permettant de reconstituer le passé de notre Univers jusqu’à…un dix milliardième de seconde après le Big Bang.

N.B. : -La compréhension scientifique de l’univers sera incomplète tant que l’on ne saura pas expliquer comment certains systèmes physiques arrivent à engendrer des états subjectifs. C’est le « rêve » des neuroscientifiques….

[Asohan]

Dans les accélérateur de particules on reste très loin de l'échelle de Planck. Mais déjà au niveau des expériences, la relativité restreinte joue un rôle énorme même si la gravité est négligeable. Cela implique bien sur la relativité du temps. Comment peut-on alors parler de "temps initial" ? Parler d'un temps du Big Bang est aussi absurde qu'essayer de prendre une photo de famille au milieu d'un trou noir

L'article oubli un aspect fondamental de cette théorie de la nucléosynthèse : la stabilité des éléments. Si la production des éléments du plus petits au plus lourds suit une loi quasi exponentielle (décroissante), les multiples pics présents pour certains éléments viennent du fait qu'ils sont plus stables au niveau nucléaire. Ensuite ceux qui sont moins stables se désintègre vers d'autres plus légers et plus stable.

[Victor]

Il me semble que la nucléosynthèse classique par les étoiles
ça va jusqu'au fer élément de numéro atomique 56,
tandis qu'au delà ce n'est fait que dans les explosions de nova
Dans l'onde de choc produite par l'explosion de la nova
où des conditions de densité critique et de chaleur sont réalisées

[bongo1981]

Merci à tous pour vos encouragements.

Effectivement Asohan, j'ai passé sous silence le modèle des noyaux avec les numéros magiques, les noyaux un peu plus stables ou moins stable permettant d'expliquer certains pics ou creux.
Je voulais surtout insister sur la nucléosynthèse primordiale, et que l'on s'intéresse principalement aux éléments les plus légers, parce que c'est bien ce qui a été synthétisés juste après le Big Bang (éléments plus légers que le carbone).

Je tenterai de rédiger un dossier sur la nucléosynthèse stellaire, et dans ce volet là, c'est incontournable.

[alessandro pendesini]

Il me semble important considérer le Big Bang non pas comme l’origine de notre Univers, mais le début de la phase d’expansion. Le « temps zéro » n’a pas de sens puisqu’il est inaccessible à l’investigation scientifique ! Les différents modèles de « pré-Big bang » développés sur la base de théories de gravitation quantique, éliminent une quelconque notion de temps zéro.
Le début de l’histoire intelligible de notre Univers, ce n’est donc pas zéro, mais le temps de Planck équivalant à 10-43 seconde
N.B. : Si on voulait mesurer un intervalle de temps plus petit que le temps de Planck, il faudrait prendre cette mesure dans une région plus petite que la longueur de Planck, soit le temps de Planck multiplié par la vitesse de la lumière. Selon le principe d’incertitude d’Heisenberg, en mécanique quantique, cette région serait un trou noir d’où ne peut s’échapper aucune information. Il semble donc impossible de définir un intervalle de temps qui soit plus petit que le temps de Planck.

J’oubliais : mais qu’est-ce que le temps ?

[Fafoo]

super article ! Merci !

[cisou9]

Merci d'éclairer notre lanterne.

[bwergl]

Désolé, mais j'ai un peu du mal à comprendre ce rapprochement entre Planck et la relativité. Parce que quand on parle de la nécessité d'une gravitation quantique pour dépasser l'ère de Planck, est ce que ça signifie que la relativité reste valable jusqu'au échelles de Planck sans avoir à passer par la théorie quantique? Je veux dire que depuis qu'on a ces deux théories qui se disputent, j'ai l'impression que des fois ça peut prêcher en fonction de la paroisse. Alors en fait, la question c'est à partir de quel moment la relativité devient clairement useless dans les calculs? Parce qu'un truc de la taille de planck, il me semble que c'est déjà largement plus petit qu'un atome.

[bongo1981]

Pour des phénomènes dont le temps d'évolution est de l'ordre de grandeur de 10^-43 s ou des échelles de l'ordre de grandeur de 10^-35 m si ça a encore un sens, c'est une théorie quantique de la gravitation qui devra prendre le relai.

C'est ce que l'on appelle le temps de Planck ou la longueur de Planck, ces grandeurs sont calculées avec les 3 constantes fondamentales suivantes :
- G constante de gravitation
- h constante de Planck
- c vitesse de la lumière

Toutes théories faisant intervenir ces 3 constantes peuvent décrire des phénomènes de cette ordre de grandeur, et c'est forcément une théorie quantique de la gravitation.

[passant]

J’oubliais : mais qu’est-ce que le temps ?

Une citation d'Aristote concernant ce qu'est le temps." Le nombre du mouvement selon l'antérieur-postérieur."

Cette citation peut-elle convenir à la pensée en recherche d'une origine cosmologique...