« 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 de la lumière, 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 ? C'est là un des points que la théorie ne peut pas expliquer.
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.
 
Un autre problème de la théorie du big-bang est que l'univers est plat. On pourrait croire que ce n'est qu'une coïncidence, mais les physiciens ne sont pas vraiment satisfaits par cette explications. Beaucoup pensent que le fait que la courbure soit nulle est quelque chose qui doit être expliqué. C'est ce qu'on appelle le '''problème de la platitude''' : pourquoi la courbure semble-t-elle nulle ?
 
==L'inflation==
 
LeCes problèmedeux de l'horizon et de la platitudeproblèmes 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. La solution est de supposer que dans son jeune âge, avant le découplage, l'univers était temporairement dominé par la constante cosmologique. La période où l'expansion a été exponentielle dura suffisamment longtemps pour dépasser la vitesse de la lumière et homogénéiser ce qui deviendra la surface de dernière diffusion. On nomme cette période, et le mécanisme qui l'a causée : l''''inflation'''.