« Cosmologie/L'hypothèse de l'inflation » : différence entre les versions
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Les observations montrent que des points opposés sur la surface de dernière diffusion ont des températures similaires, et sont relativement homogènes entre eux. Pourtant, ces points n'ont pas pu interagir entre eux pour harmoniser leurs températures, même indirectement. Pour comprendre pourquoi, il faut remarquer que même en allant à la vitesse maximale (celle de la lumière, justement), les photons n'ont pas pu atteindre le point opposé pour le réchauffer ou le refroidir. On voit ainsi apparaitre le problème de l'horizon : pourquoi le fond diffus est-il si homogène ?
Le spectre du fond diffus possède quelques pics, chacun ayant une signification relativement précise. Par exemple, le premier pic donne des indications sur le paramètre K des équations de Friedmann, la courbure de l'univers. Le second pic donne des indications sur la quantité de matière formée de protons et de neutrons (en réalité, de baryons, des particules composites formées de quarks et gluons). L'analyse du premier pic donne une courbure nulle. Or, cette courbure a un sens bien précis dans la relativité générale, et est liée à la géométrie de l'espace-temps :
Cela résout aussi le problème de la platitude : la zone aura tellement gonflé que les effets de la géométrie de l'univers seraient presque invisibles. Pour faire une analogie, imaginez que la zone gonflée par l'expansion est la surface de la Terre : vous êtes si petits par rapport à la Terre que vous ne vous rendez pas compte de sa rotondité de la Terre et voyez un sol plat. Comme autre analogie, en une dimension cette fois, zoomez le plus possible sur le graphe d'une fonction continue : si vous zoomez beaucoup, la portion de graphe ressemblera de plus en plus à un morceau de segment. ▼
* un espace de courbure nulle a une géométrie euclidienne ;
* un espace de courbure positive a une géométrie qui est l'équivalent en trois dimensions de ce qu'est la surface d'une sphère en deux dimensions ;
* un espace de courbure négative a une géométrie qui est l'équivalent en trois dimensions de ce qu'est la surface d'une selle de cheval en deux dimensions (cette selle de cheval étant à une hyperbole ce que la sphère est au cercle).
Mais autant les géométries avec une courbure positive ou négative sont nombreuses, autant il n'y a qu'une seule géométrie euclidienne. Dit autrement : il n'y a qu'une seule manière d'avoir un espace plat, sans courbure. Et le fait que notre univers soit euclidien semble être une coïncidence assez intrigante. Sans explication possible, cette coïncidence inexpliquée est appelée le problème de la platitude.
==L'inflation==
▲Le problème de l'horizon et de la platitude peuvent être résolu, si on suppose que la vitesse de l'expansion est supérieure à celle de la lumière. Dans ce cas, la surface de dernière diffusion correspond à une portion d'espace suffisamment petite pour harmoniser les températures, qui aura gonflé jusqu'à devenir plus grande que la surface de dernière diffusion : cela résout le problème de l'horizon. Cela résout aussi le problème de la platitude : la zone aura tellement gonflé que les effets de la géométrie de l'univers seraient presque invisibles. Pour faire une analogie, imaginez que la zone gonflée par l'expansion est la surface de la Terre : vous êtes si petits par rapport à la Terre que vous ne vous rendez pas compte de sa rotondité de la Terre et voyez un sol plat. Comme autre analogie, en une dimension cette fois, zoomez le plus possible sur le graphe d'une fonction continue : si vous zoomez beaucoup, la portion de graphe ressemblera de plus en plus à un morceau de segment.
Les modèles d'univers dominés par la matière ou le rayonnement ne permettent pas d'obtenir une vitesse d'expansion suffisante, vu que l'expansion décélère. Un univers dominé par une constante cosmologique répond au cahier des charges : on a vu il y a peu qu'un tel univers a une expansion qui accélère exponentiellement avec le temps, et la vitesse d'expansion peut alors rapidement dépasser la vitesse de la lumière.
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