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Enfuis sous la montagne, des physiciens recréent les conditions du big bang

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Sciences

21/11/2020 | Baptiste Lambert | 3 min de lecture

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À quoi ressemblait le big bang quelques minutes après son déclenchement ? Des scientifiques atteignent des résultats jamais obtenus qui confirment les hypothèses à ce jour.

C’est depuis un laboratoire enfui sous terre, sous la montagne du Gran Sasso, que des scientifiques ont mené leur expérience. Ils ont recréé les conditions du big bang 2 à 3 minutes après son déclenchement. Ils ont publié leurs résultats dans la revue Nature.

L’hypothèse est la suivante: on suppose que quelques minutes après le big bang, des noyaux d’hélium et de deutérium se sont formés. C’est ce qu’on appelle la nucléosynthèse primordiale. Elle précède la nucléosynthèse stellaire, beaucoup plus tardive (et toujours en cours), qui est à la base de la formation des étoiles. Il y a environ 1 atome de deutérium, constitué d’un neutron et d’un proton, pour 50.000 atomes d’hydrogène, l’élément le plus présent dans l’univers. Le deutérium, relativement fragile, a très rapidement fusionné pour se transformer en éléments plus lourds et plus stables comme le lithium. Mais certains atomes de deutérium ont survécu jusqu’à nos jours. ‘Vous avez quelques grammes de deutérium dans votre corps, qui vient tout droit du Big Bang’, a déclaré Brian Fields, astrophysicien à l’Université de l’Illinois.

Le deutérium est donc un témoin des prémices de l’univers. Mais pour vérifier leurs hypothèses, les scientifiques ont dû comprendre à quelle vitesse le deutérium fusionne en lithium ou en hélium.

Comment ont-ils procédé ? Ils ont déclenché une réaction de fusion nucléaire et se sont relayés pendant 3 années pour analyser les données au fin fond d’une montagne. Pourquoi ? Pour limiter les rayons cosmiques qui altèrent les résultats. Les scientifiques ont projeté un faisceau de protons sur un noyau de deutérium pour en mesurer la densité et la vitesse de réaction. L’expérience est coriace, car le deutérium ne se laisse pas si facilement apprivoiser. Sur 100 billions de protons envoyés, seuls quelques atomes fusionneront par jour. D’où l’importance de mener l’expérience sur plusieurs années.

Leurs résultats ont toutefois atteint une précision jamais obtenue qui confirment les hypothèses émises jusque-là.

La matière noire et l’expansion de l’univers

Pourquoi est-ce si important? On n’en connait beaucoup plus sur ce qui s’est passé 380.000 années plus tard, quand l’univers s’est refroidi et a permis aux électrons de graviter autour de noyaux atomiques. Ce n’est qu’à ce moment-là que l’univers tel que nous le connaissons a pu s’expandre.

Entre 2 à 3 minutes et 380.000 années, certes un battement de cil à l’échelle cosmique, il y a pour nous un gouffre. Un gouffre qui pourrait permettre de comprendre par exemple la nature de la matière noire, et l’expansion de l’univers en comparant les deux modèles cosmiques.

Source: BusinessAM


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