Sciences

Qu'existait-il avant le Big Bang?

Temps de lecture : 2 min

Des physiciens tentent de répondre à ce grand mystère.

Selon le physicien Roger Penrose, des univers différents se succéderaient ainsi à l’infini. | Hans via Pixabay
Selon le physicien Roger Penrose, des univers différents se succéderaient ainsi à l’infini. | Hans via Pixabay

D'où vient le Big Bang? Du néant? Existait-il quelque chose avant lui? C'est un mystère qu'essayent de comprendre certains physiciens. Ce que l'on sait, c'est que les premières particules de matière à longue durée de vie –les protons et les neutrons, qui constituent ensemble le noyau atomique– sont apparus dix millièmes de seconde après le Big Bang. Avant cet événement, il n'y avait pas vraiment de matière au sens usuel du terme.

L'une des hypothèses plausibles émise grâce à la physique spéculative est que le monde physique était alors constitué de particules élémentaires à courte durée de vie. Chaque particule de cette matière possédait un compagnon miroir «d'antimatière». Contrairement à aujourd'hui, les quantités de matière et d'antimatière étaient égales: lorsque ces dernières se rencontrent, elles s'annihilent dans un éclair d'énergie. Des particules étaient alors constamment créées et détruites.

Une succession d'univers?

Comment ces particules sont-elles apparues? Grâce à la théorie quantique des champs, nous apprenons que même dans du vide, c'est-à-dire dans un espace-temps vide, il existe de l'activité physique sous la forme de fluctuation d'énergie. De ces fluctuations peuvent apparaître des particules, qui disparaissent ensuite peu après. Le vide quantique serait ainsi «quelque chose» plutôt que «rien».

Pour répondre à la question de comment quelque chose peut naître du néant, il faudrait expliquer l'état quantique de l'univers au début de l'époque de Planck. Cette dernière s'est produite un dix-millionième de trillionième de trillionième de trillionième de seconde après le Big Bang. C'est à ce moment là que l'espace et le temps sont devenus des fluctuations quantiques. Pour l'instant, toute explication reste purement spéculative.

Le physicien Roger Penrose, lauréat du prix Nobel en 2020, propose par exemple le modèle –controversé– d'univers cyclique, que l'on appelle la «cosmologie cyclique conforme». Il appuie son travail sur un lien mathématique entre un état très chaud, dense et réduit de l'univers –tel qu'il était au moment du Big Bang– et un état extrêmement froid, vide et étendu de l'univers –tel qu'il sera dans un avenir très lointain. Selon Roger Penrose, portés à leurs limites, ces états deviendraient mathématiquement identiques. Le Big Bang pourrait ainsi être né de presque rien. C'est-à-dire de la matière qu'il reste lorsqu'un univers s'est consumé en trous noirs qui, eux-mêmes, se sont consumés en photons.

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Selon le physicien, des univers différents se succéderaient ainsi à l'infini. Pour d'autres scientifiques, ce ne serait que le même univers qui se répèterait encore et encore. Cette dernière possibilité est compatible avec l'interprétation des mondes multiples. Notre Big Bang pourrait être alors la renaissance d'un seul multivers quantique, contenant une infinité d'univers différents qui existent en même temps.

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