Mise à jour le 12 Mars 2012
 
CONFÉRENCE
"DÉFAUTS SPATIO-TEMPORELS, THÉORIE DES CORDES
ET STRUCTURE DE L’UNIVERS"
Par Patrick PETER
Astrophysicien à l’IAP ; UPMC
Organisée par l'IAP
98 bis Av Arago, Paris 14ème
 
Le mardi 6 Mars 2012 à 19H30
 
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos
Vidéo de la conférence par le CERIMES disponible sur leur site quelques jours après (le CERIMES propose aussi toutes les vidéos des conférences IAP) :      voir : http://www.cerimes.fr/le-catalogue/institut-dastrophysique-de-paris-iap.html
 
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
 
 
 
 
Patrick Peter a passé sa thèse avec Brandon Carter, il a effectué un post-doc avec S Hawking à Cambridge.
 
En 1999 il rejoint l’IAP en cosmologie théorique.
 
 
Il nous parle aujourd’hui du rôle de la cosmologie observationnelle et de la physique des particules.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LES CONSTANTES FONDAMENTALES.
 
 
Ces constantes fondamentales, comme, c, h, G, k, peuvent définir des quantités élémentaires qui aboutissent aux unités de Planck, comme :
Masse de Planck : 2.17 10−8 kg
Temps de Planck : 5 10-44 s
Longueur de Planck : 1,6 10-35 m
Température de Planck : 1032 K
pourrait être la température du moment du Big Bang.
 
Ces unités élémentaires sont peu utilisables.
 
 
 
 
 
 
BRUIT DE FOND COSMOLOGIQUE.
 
Le bruit de fond cosmologique est constant au 1/10.000 près ; ce qui semble indiquer qu’il est isotrope.
 
Les observations montrent aussi que l’Univers est homogène.
 
Hubble prouve l’expansion de l’Univers en 1929, expansion valable uniquement à très grande échelle (ne pas croire que cela peut jouer sur le système solaire ou sur notre galaxie).
 
C’est Lemaître qui le premier pense à partir de l’expansion à « remonter le film » pour aboutir à une singularité : le Big Bang.
Plus on avance vers le point zéro et plus la densité et la température sont grandes.
 
On remarquera que le grand collisionneur du LHC permet de remonter l’histoire jusqu’à 10-11 sec.
 
 
 
 
 
 
Les relevés du satellites WMAP sont plus précis que les premiers relevés (terrestres ou COBE) et mesurent la température du ciel à 1/100.000 près, on y décèle de petites fluctuations, des endroits avec de légères différences de densité d’énergie.
Ce sont ces points qui vont faire apparaître plus tard les étoiles.
 
 
LES PARTICULES ET INTERACTIONS.
 
 
Les différentes particules :
·        Les leptons
·        Les quarks
·        Les messagers des forces
 
Seuls le boson de Higgs et le graviton , n’ont pas encore été détectés.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Différentes interactions se sont créées au moment du Big Bang puis se sont séparées en fonction de la baisse de la température.
 
Il semblerait que l’on tendrait vers une unification de toutes ces forces à très haute température et donc à très haute énergie .
Super force ?
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SYMÉTRIE   CHAMP DE HIGGS    DÉFAUTS TOPOLOGIQUES.
 
 
Exemple de l’eau : l’eau liquide est parfaitement symétrique, mais lorsqu’elle se transforme en glace (transition de phase) il y a brisure de symétrie.
 
 
Le champ de Higgs évolue dans un potentiel de brisure de symétrie, quand la température diminue, le potentiel prend la forme d’un chapeau mexicain.
 
Cette brisure peut générer des défauts comme par exemple ce qui peut se produire lors d’un banquet autour d’une table ronde.
Lorsque quelqu’un prend un verre, la symétrie est brisée, il est possible qu’un des convives se retrouve avec 0 ou 2 verres. C’est un défaut topologique.
 
De même le champ de Higgs va choisir différentes valeurs.
 
 
 
 
C’est Tom Kibble, cosmologiste britannique des années 1970, qui a été à l’origine de ces transitions de phase et brisures de symétrie.
 
C’est lui qui est à l’origine des cordes cosmiques, ces défauts topologiques à une dimension dans la structure même de l'espace-temps.
Elles se produisent quand des régions différentes de l'espace sont soumises à des transitions de phase entre différents domaines qui se rencontrent.
(attention ne pas confondre cordes cosmiques avec la théorie des cordes)
 
Des simulations de réseaux de cordes nous sont aussi présentées.
 
Les cordes évoluent par reconnexions, formant ainsi des boucles de plus en plus petites
 
L’effet des cordes cosmiques devrait se faire sentir sur le bruit de fond cosmologique, les astrophysiciens attendent beaucoup de Planck à cet effet.
 
Il existerait aussi une nouvelle sorte de symétrie : la super symétrie que l’on cherche à prouver au LHC.
 
Il y aurait aussi des super cordes qui associeraient les cordes cosmiques et la super symétrie.
 
Et si les particules élémentaires étaient des cordes ?
 
 
THÉORIE DES CORDES (STRING THEORY).
 
Tout ceci mènerait à la théorie des cordes (non cosmiques celles là) qui nécessiterait un univers à 10 dimensions mais qui correspondrait à 5 théories distinctes.
 
 
Est-ce que la théorie M résumerait les théories précédentes ?
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN :
 
 
Cosmologie primordiale, présentation pdf par P Peter.
 
Des Défauts dans l’Univers par P Peter.
 
La cosmologie par l’APC (Astro Particules et Cosmologie).
 
Big Bang Nucleosynthesis par B Topper.
 
Défauts cosmiques et univers primordial CR de la conférence de M. Sakellariadou du 4 juillet 2006.
 
Les cordes cosmiques par Luxorion.
 
 
Bon ciel à tous !
 
 
Jean Pierre Martin .Commission de Cosmologie de la SAF.
www.planetastronomy.com
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