ou
Que la matière fût!
De
10-32 à 10-12
seconde... la naissance des quarks
A la fin de la période d'inflation, vers 10-32 seconde après le big bang, l'Univers a la taille d'une orange et sa température est de 1025 °K.
C'est
à ce moment que les premières particules de quarks
et d'antiquarks surgissent du vide quantique dans un bain de photons.
Cette matérialisation de matière et d'antimatière
va entraîner aussitôt une lutte à mort entre ces deux
composantes antagonistes: Les paires de particules-antiparticules vont
s'annihiler pour devenir lumière (photons). Puis, ces mêmes
photons vont, par une réaction symétrique, se matérialiser
(N'oubliez pas E=mc² !) en paires de particule-antiparticule. L'Univers
est alors une soupe de quarks et d'antiquarks en perpétuelle annihilation
- matérialisation !
Il faut noter un fait capital : la création initiale des
couples particules-antiparticules ne va pas se faire de façon parfaitement
symétrique: Un petit excédent de matière va apparaître
:
Pour 1 000 000 000 d'antiquarks créés, il y a 1 000 000
001 de quarks créés, et donc 1 seul quark survivant à
la future grande annihilation : Un rapport de 1 pour 1 milliard !
Et voici comment une brisure de symétrie est responsable
de l'existence de la matière dont nous sommes actuellement constitués
!
De
10-12 à 10-6
seconde... la naissance des leptons
Température = 1015
°K.
L'Univers se refroidit toujours et grossit pour devenir une sphère
de 300 millions de kilomètres.
L'interaction électrofaible se dissocie à son tour en interactions faibles et électromagnétiques. Les 4 interactions fondamentales de l'univers sont donc différenciées comme elles le sont toujours actuellement.
Par ailleurs, la soupe de quarks et d'antiquarks s'est enrichie de particules
légères, sensibles à l'interaction faible : les leptons.
Ces leptons regroupent les électrons,
muons, tau et leurs neutrinos correspondants, ainsi que leurs antiparticules.
De
10-6 à 10-4
seconde... la phase des hadrons
Température = 1013
°K.
Le volume de l'univers est équivalent
au système solaire actuel, soit 1013
m.
La baisse de température fait que les quarks n'ont plus assez d'énergie pour exister seuls : L'interaction forte peut alors grouper les quarks en hadrons:
En effet, nous avons vu qu'il y avait un léger
excès de quarks (1 quark en trop pour 1 milliard d'antiquarks) dans
la soupe primitive à 10-32
s. Ainsi tous les protons et neutrons, nouvellement formés,
vont finir de s'annihiler avec leurs antiparticules: Il ne restera donc
au final qu'un léger excédent de matière. La température
est devenu trop faible pour que les photons puissent se rematérialiser
en couple paticule-antiparticule. Les rares protons et neutrons survivants
sont donc "gelés" et forment la matière de l'Univers.
De
0,0001 à 1 seconde... la
phase des leptons
Température = 1010 °K ou 10 milliards de degrés.
A cette température, il se produit une
deuxième
grande annihilation de matière et d'antimatière: elle
concerne cette fois les leptons et leurs antiparticules.
En effet, les photons, épuisés
par l'expansion de l'Univers, n'ont plus assez d'énergie pour se
convertir (par matérialisation) en paire électron-antiélectron.
Les paires leptons-antileptons subissent ainsi
le sort des hadrons: ils s'annihilent dans un océan de photons et
seule une fraction d'un milliardième de leptons survit à
l'hécatombe. Exit l'antimatière de l'Univers!
La matière est désormais au grand complet, mais la température est toujours trop élevée pour que les atomes puissent se former. L'Univers est une grosse masse lumineuse de plasma brûlant formé de hadrons et de leptons célibataires.
Les neutrinos cessent d'interagir avec
la matière et s'en séparent.
De
1 à 3 secondes... formation
des premiers noyaux d'atomes
La température chute à 106 °K ou 1 000 000 °K : elle est suffisament basse pour que les protons et neutrons puissent s'assembler durablement.
Les
protons seuls forment des noyaux d'hydrogène.
Les protons et neutrons qui se rencontrent, peuvent
aussi s'assembler pour former des noyaux d'hélium (2 protons
+ 2 neutrons):
Cette phase se nomme la nucléosynthèse
primordiale. La matière de l'Univers se compose alors des noyaux
d'atomes suivants:
99% de la matière actuelle de l'Univers se forme à cette
lointaine époque. Le 1% restant, non encore apparu, est constitué
de tous les atomes ayant plus de 2 protons dans leur noyau, parmi lesquels
les atomes de carbone, d'azote et d'oxygène dont nous sommes constitués.
Tous ces atomes complexes seront formés dans les réactions
thermonucléaires du coeur des futures étoiles à naître...
A cette époque, les électrons
sont toujours libres car très énergétiques. Ils ne
se lient donc pas encore aux noyaux pour former les atomes H (hydrogène)
et He (hélium).
De
3 minutes à 300 000 ans... l'Univers devient transparent
Température = 10.000 °K
Jusque là, les photons étaient continuellement émis et aborbés par les particules environnantes. Puis, avec la chute de température et de densité de l'Univers, les photons vont cesser d'interagir avec la matière : ils vont pouvoir enfin traverser l'Univers sans obstacle: il y a découplage entre les photons et la matière: l'Univers devient subitement transparent. Cette lumière libérée et provenant de tout point de l'espace peut être actuellement captée par nos astrophysiciens: c'est ce qui est appelé le fameux "rayonnement fossile" à 3°K de l'Univers, vestige du big bang.
Le rayonnement fossile à 3°K vu
par le satellite COBE
300
000 ans et après... la formation des premiers atomes
300 000 ans après le big bang, les électrons vont enfin pouvoir être captés autour des noyaux d'hydrogène et d'hélium présents. Les premiers atomes naissent enfin.... et l'interaction électromagnétique peut enfin jouer pleinement son rôle.
Ces évènements ultra-rapides de
la naissance de l'Univers se sont déroulés il y a environ
15
milliards d'années. Certaines découvertes astrophysiques
récentes pencheraient même pour un âge de l'Univers
plus récent, de l'ordre de 10 milliards d'années.
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Tous les autres atomes du tableau
périodique ne seront créés que grâce à
la vie et à la mort des étoiles à venir.
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Toujours est-il que la suite de l'évolution de l'Univers est marqué par les évènements suivants:
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crazyflash:
Universal Production présente "The big boum" |
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