D’après la théorie de l’inflation, notre Univers aurait connu une phase d’expansion brutale dans les premiers instants suivant sa naissance. Bien que largement acceptée par la communauté scientifique, certains continuent d’explorer des modèles alternatifs.

La théorie de l’inflation permet d’expliquer (entre autres) pourquoi l’Univers tel qu’on l’observe aujourd’hui est plat. Les conclusions de la théorie sont notamment en bon accord avec les observations du satellite WMAP qui étudie le fond diffus cosmologique.

Malgré son apparente réussite, l’inflation est-elle la seule à pouvoir décrire les premiers instants de l’Univers (on peut même pousser la question plus loin en se demandant si c’est tout simplement le bon modèle)?

C’est la question qu’ont posée des physiciens de l’Université de Buffalo, et qui concluent que bien que l’inflation ne soit pas le seul modèle viable pour décrire le jeune Univers, les autres possibilités nécessitent une physique plutôt « étrange », avec par exemple une vitesse du son supérieure à celle de la lumière.

L’équipe de chercheurs a trouvé que seulement trois théories permettent de décrire les premiers instants de l’Univers tout en étant en accord avec la distribution de matière actuelle dans l’Univers. Ils ont supposé dans leurs calculs que la théorie de la relativité est correcte ainsi qu’un Univers très tôt en expansion – des suppositions largement acceptées.

D’après leurs résultats, seules trois possibilités sont viables: la théorie incorpore soit une phase d’expansion accélérée (inflation), soit une vitesse du son supérieure à celle de la lumière, soit des énergies si hautes qu’elle nécessite une théorie quantique de la gravitation comme la théorie des cordes, qui prédit l’existence de dimensions supplémentaires.

« Le résultat notable est que l’inflation s’avère être le seul modèle qui reste dans le contexte de la physique standard, » a dit Will Kinney, un professeur associé de physique, qui attribue à son collègue Ghazal Geshnizjani l’idée de cette étude. « Je pense qu’à bien des égards cela place l’inflation sur une base beaucoup plus solide, étant donné que les alternatives ont des problèmes ou quelques bizarreries. »

« Cela pourrait très bien être le fait du son se propageant à une vitesse supérieure à celle de la lumière, mais je pense que d’une manière générale les gens se sentent plus à l’aise avec des phénomènes où des vitesses supérieures à celle de la lumière ne sont pas nécessaires, » a continué Kinney. « L’inflation ne requiert aucune physique exotique, c’est juste de la physique des particules standard. »

Il est vrai qu’imaginer une vitesse du son supérieure à celle de la lumière peut sembler surprenant, et aussi sembler dérangeant. Cependant, on notera que les mécanismes physiques derrière l’inflation sont encore loin d’être connus: l’inflation repose essentiellement sur des modélisations ad hoc. Bref, quand bien même l’inflation fait aujourd’hui partie intégrante du modèle standard, elle pourrait très bien s’avérer ne pas être correcte dans le futur…

 

Référence

Ghazal Geshnizjani, William H. Kinney, Azadeh Moradinezhad Dizgah – General Conditions for Scale-Invariant Perturbations in an Expanding Universe arXiv:1107.1241v1

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