La Formation mystérieuse de la matière noire avant le Big Bang.
Des chercheurs de l’Université du Texas à Austin proposent une nouvelle théorie révolutionnaire qui retrace l’origine de la matière noire à un événement survenu juste avant le Big Bang. Cette découverte pourrait bouleverser notre compréhension de l’univers et de ses premiers instants d’existence.
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Une nouvelle théorie pour expliquer ce qu’il y avait “avant” le Big Bang
Le Big Bang est la théorie scientifique qui décrit l’origine de l’univers, marquant le début de son expansion il y a environ 13,8 milliards d’années. Selon cette théorie, l’univers a commencé comme un point extrêmement chaud et dense, qui a ensuite explosé et s’est continuellement répandu. La matière noire, quant à elle, est une forme hypothétique de matière qui ne émet ni absorbe de lumière, la rendant invisible et détectable uniquement à travers ses effets gravitationnels sur la matière visible. Elle constitue environ 27% de la masse-énergie de l’univers et aurait “explosé” selon les observations classiques, en même temps que le reste de la matière durant le Big Bang, jouant un rôle crucial dans les structures cosmiques en influençant la formation et le mouvement des galaxies.
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Le concept de l’inflation cosmique
Initiée par le physicien Alan Guth en 1981, la théorie de l’inflation cosmique suggère que l’univers a connu une expansion rapide, augmentant sa taille de 10 puissance 26 fois en seulement 10 puissance -36 secondes. Ce phénomène a joué un rôle crucial en éliminant les irrégularités de la structure de l’univers, ce qui explique son apparence uniforme et homogène malgré son expansion continue.
Nouvelle théorie sur l’origine de la matière noire
La nouvelle étude avance que l’inflation a également contribué à la formation de la matière noire à travers un processus appelé “freeze-in”. Contrairement aux modèles existants où les particules créées durant l’inflation sont rapidement diluées, les chercheurs de l’UT Austin affirment que la matière noire a été produite et préservée durant cette phase.
Deux scénarios de formation explorés
Les scientifiques distinguent deux processus potentiels pour la formation de la matière noire à partir du “bain thermique”, qui regroupe les particules interagissant à une température donnée durant la formation de l’univers.
Le “freeze-out”
Le “freeze-out”, suggère que la matière noire était en équilibre thermique avec la matière ordinaire, se figeant à mesure que l’univers refroidissait. C’est la vision “traditionnellement” partagée par les physiciens mais qui a été écartée par les chercheurs de l’étude.
Le modèle du ‘Freeze-in’ et ses Implications
L’autre scénario, le “freeze-in”, propose que la matière noire n’a jamais été en équilibre thermique. Elle serait le résultat d’interactions énergétiques rares, comme celles impliquant le rayonnement UV. Pendant l’inflation, le champ quantique responsable de l’inflation aurait perdu de l’énergie au profit de ce rayonnement UV, engendrant ainsi des particules de matière noire qui se sont ensuite “figées” dans l’univers en refroidissement.
Une théorie “disruptive” sur le Big Bang
Ce qui distingue le modèle proposé par l’équipe de l’UT Austin est que ces interactions se seraient produites avant le Big Bang, lors de l’expansion exponentielle de l’univers due à l’inflation. Cette perspective inverse l’idée traditionnelle selon laquelle l’inflation et le freeze-in se sont produits après le Big Bang.
Une nouvelle vision de l’univers
Cette théorie innovante offre une nouvelle fenêtre sur les premiers instants de notre univers et souligne le rôle potentiel de la matière noire dans l’évolution cosmique précoce. Elle ouvre également des perspectives pour la recherche future, notamment sur la production d’autres particules qui auraient pu jouer un rôle crucial durant l’évolution de l’univers.
Cet article explore la proposition audacieuse des chercheurs de l’Université du Texas, qui suggère que la matière noire pourrait avoir été produite juste avant le Big Bang grâce à un processus de freeze-in. Cette idée révolutionnaire remet en question les théories établies sur le timing des événements cosmiques et pourrait avoir des implications majeures pour notre compréhension de l’univers.
Source : Physical Review Journal
