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15 décembre 2013
par Jean-Paul Baquiast et Christophe Jacquemin

L'effondrement de l'univers
pourrait-il survenir subitement et bientôt ?


Cette question ne paraîtra pas urgente, compte tenu des risques plus immédiats qui menacent la vie sur Terre. De plus, beaucoup de théoriciens s'interrogent sur le concept même d'univers. Correspond-il, même si l'objet désigné n'est pas observable dans sa totalité, à une entité que l'on pourrait qualifier de réelle, comme l'est par exemple le système solaire. S'inscrit-il dans l'espace- temps einsteinien, avec un début et une fin ?

Faisons cependant l'hypothèse que l'univers existe, que les descriptions de la cosmologie actuelle sont dans l'ensemble pertinentes, malgré les vastes points d'interrogations qu'elles laissent subsister. Il est donc intéressant de discuter les différents modèles intéressant le début et la fin de l'univers, big bang et big crunch notamment. Rappelons que le terme de big crunch désigne une phase de contraction qui succèderait à la phase d'expansion actuelle. Elle s'oppose à l'hypothèse d'une expansion infinie, l'univers de la matière telle que nous la connaissons finissant par se diluer sous la forme d'un espace-temps de moins en moins identifiable.

Parmi les hypothèses intéressant une forme éventuelle de big crunch, celle qui vient d'être présentée par une équipe de chercheurs de l'université de Sud-Danemark, dans le Journal of High Energy Physics, sous le titre un peu énigmatique de "Standard Model Vacuum Stability and Weyl Consistency Conditions" mérite discussion [Cf Référence, ci-dessous]. Elle pourrait laisser supposer que notre univers est proche d'une forme brutale d'effondrement. Celle-ci pourrait même avoir commencé quelque part et progresserait vers nous à la vitesse de la lumière.

Dans cette hypothèse, soit demain soit dans un milliard d'années, tout ce que l'univers contient serait comprimé sous la forme d'une petite bille (on parle parfois de Singularité) infiniment dense et infiniment chaude. Ce processus violent résulterait de ce que l'on appelle une transition de phase, le même processus se manifestant lorsque l'eau chauffée se transforme subitement en vapeur ou lorsqu'un aimant lui aussi chauffé perd sa magnétisation.

La transition de phase au niveau de l'univers se produirait si se créait une bulle où le champ dit de Higgs associé aux particules de Higgs atteignait une valeur différente de celle du reste de l'univers. Si cette valeur était de plus faible énergie que celle de la matière environnant la bulle, toutes les particules élémentaires au sein de la bulle se trouveraient dotées d'une masse bien supérieure à celle des particules extérieures. Elles se rapprocheraient sous l'effet de la gravité (ou d'une force comparable) et formeraient des centres super massifs. La bulle s'étendrait alors dans toutes les directions à la vitesse de la lumière.

De nombreuses théories prédisent un tel changement de phase, comme l'expose dans l'article cité Jens Frederik Colding Krog, chercheur au Center for Cosmology and Particle Physics Phenomenology (CP - Origins) de l'université du Sud Danemark. Mais les calculs précédents comportaient quelques incertitudes que l'équipe estime avoir levées, au moins en partie, Selon ces nouveaux calculs, non seulement la transition de phase se produira un jour quelque part dans l'univers, mais encore elle pourrait avoir commencé.

Les fonctions bêta

Pour soutenir leur hypothèse, les chercheurs s'appuient sur des fonctions bêta(1) qui détermineraient la force des interactions entre les particules légères (photons et électrons) d'une part, le boson de Higgs et les quarks d'autre part. Trois catégories d'équations différentes en avaient découlé. Jusqu'à présent, les physiciens avaient travaillé en utilisant une équation à la fois. Mais l'équipe du CP3 montre que ces équations peuvent être mises en oeuvre simultanément et qu'alors elles interagissent. Dans ce cas, la probabilité d'une transition de phase augmente considérablement. D'où en conséquence la grande probabilité d'un effondrement de l'univers. Ces nouvelles hypothèses rejoindraient les perspectives d'un Big Crunch évoqué au début de cet article. La question des causes déterminantes pouvant provoquer un tel effondrement à un moment précis, restent cependant mal élucidée.

Que l'on se rassure néanmoins. Les hypothèses de l'équipe danoise, outre qu'elles n'assignent absolument pas de date au collapse, ne tiendraient que si l'univers ne comportait pas d'autres particules que celles aujourd'hui comptabilisées à la suite des observations récentes provenant du Large Hadron Collider et supposées avoir mis en évidence le boson de Higgs. Or si l'univers comportait d'autres particules, pouvant être découvertes ultérieurement, les modèles relatifs aux prévisions de phase devraient être revus.

C'est une nouvelle branche de la physique, dite des hautes énergies, qui recherche l'existence de nouvelles particules. Certains physiciens supposent ainsi que le boson de Higgs pourrait être composé de particules plus petites dite "techni-quarks". Rappelons aussi que les théories hypothétiques dites de la super-symétrie prédisent qu'à chaque particule aujourd'hui identifiée correspondent des partenaires à découvrir, par exemple le photino pour le photon et le sélectron pour l'électron(2).

Notre salut pourrait découler de leur existence.

Référence:
Journal of High Energy Physics: Standard Model Vacuum Stability and Weyl Consistency Conditions.
par Oleg Antipin, Marc Gillioz, Jens Area, Esben Molgaard, Francesco Sannino (CP3 - Origins and DIA).

Notes
(1) Sur le concept de fonction bêta, qui ne s'applique évidemment pas qu'à la cosmologie, voir Wikipedia

(2) Rappelons l'ouvrage "Le boson et le chapeau mexicain" que nous avions signalé, consacré au boson de Higgs par les deux physiciens français Gilles Cohen Tannoudji et Michel Spiro.

© Automates Intelligents 2013

 





 

 

 

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