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Pourquoi les théories existantes (relativité générale et mécanique quantique) sont incapables de décrire ce qui se passe par-delà ce mur ?

Ere de Planck : la physique droit dans le mur

58 min
À retrouver dans l'émission

Qu'appelle-t-on le mur de Planck et l’ère de Planck ? A quel seuil spatial et temporel se manifeste cet obstacle conceptuel dans notre compréhension de l’univers primordial ? Jusqu’où pouvons-nous “remonter dans le temps” au plus près du big bang ?

Pourquoi les théories existantes (relativité générale et mécanique quantique) sont incapables de décrire ce qui se passe par-delà ce mur ?
Pourquoi les théories existantes (relativité générale et mécanique quantique) sont incapables de décrire ce qui se passe par-delà ce mur ? Crédits : NASA / WMAP Science Team

Cela fait à peu près une soixantaine d’années que la communauté astrophysique s’est mise d’accord sur un modèle de formation de l’univers. Ce modèle, vous le connaissez, c’est le Big Bang. Un modèle qui découle principalement de la relativité générale d’Einstein, ainsi que de l’observation de l’expansion de l’univers et qui prévoit de façon assez préciser le déroulement de la création de toute chose jusqu’au présent, 13,8 milliards d’années plus tard. C’est cette frise chronologique que nous nous proposons de remonter aujourd’hui, jusqu’à sa limite, non pas l’instant 0, qui n’a pas vraiment de sens mais jusqu’à l’ère de Planck, soit 10 puissance -43 secondes après le Big Bang. Y a-t-il un « avant » ce mur ?

Ere de Planck : la physique droit dans le mur. C’est le programme théorique qui est le nôtre pour l'heure qui vient. Bienvenue dans La Méthode scientifique.

Et pour remonter jusqu’aux tout tout tout débuts de l’univers et comprendre ce qui bloque à cet endroit, et s’il est envisageable, un jour, de dépasser ce mur de Planck ou s’il s’agit d’une frontière absolue, nous avons le plaisir de recevoir aujourd’hui Marc Lachièze Rey, astrophysicien, théoricien et cosmologue, directeur de recherche CNRS en Astroparticule et Cosmologie et François Bouchet, directeur de l’Institut d’Astrophysique de Paris, co-responsable de l’expérience « Planck » et co-leader de l’instrument HF1 de ce satellite.

Autant le Big Bang est aujourd’hui un modèle accepté, enseigné, et bien intégré dans la culture générale, autant lorsque l’on commence à s’y pencher d’un peu près, il continue de présenter des obstacles conceptuels ou de compréhension assez copieux.

En effet, comme le soulignait le camarade Etienne Klein, si le Big Bang a été si facilement accepté par le grand public, ce n’est peut-être pas tout à fait étranger à sa proximité avec le « fiat lux » des textes sacrés. Il n’est de fait pas difficile de se représenter une grande explosion initiale de laquelle jaillissent matière, énergie, lumière, puis galaxies et étoiles.

Or ce n’est évidemment pas du tout ce qu’est le Big Bang et à vrai dire, qu’est exactement le Big Bang. Parler d’instant 0 est inapproprié, puisque le temps n’existe pas. Peut-on pour autant parler de « commencement », ou s’agit-il d’un « rebond ». Pour savoir cela, il faudrait remonter au-delà du mur auquel se heurte la physique : le mur de Planck, soit les infimes premiers instants de l’univers, à 10 puissance -43 secondes, c’est un temps ridiculement petit, peut-on envisager ce qu’il se passe avant ?

Le reportage du jour

Aucune théorie actuellement ne peut prétendre décrire l’univers tel qu’il était par-delà la barrière conceptuelle du mur de Planck. Mais certaines approches, basées sur un paradigme de cosmologies à rebonds, comme celle développée par Bruno LeFloch du Philippe Meyer Institute de l’ENS, tentent de modéliser les états possibles de l’univers avant et après le rebond, de part et d’autre de la singularité. Par Céline Loozen :

Les bases documentaires

Retrouvez le thread de cette émission sur le fil Twitter de La Méthode scientifique.

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Intervenants
  • directeur de recherche au CNRS au laboratoire Astroparticule et Cosmologie
  • Directeur de l’Institut d’Astrophysique de Paris, co-responsable de l’expérience Planck, co-leader de l’instrument HF1 de ce satellite
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