Que se passait-il avant le Big Bang ? La réponse fascinante d’un chercheur

L’arrivée d’une lettre richement décorée au sein d’un laboratoire de recherche n’est pas un événement ordinaire. C’est pourtant ce qui s’est produit à l’Institut d’astrophysique spatiale d’Orsay, lorsqu’une jeune élève de CE2 âgée de 8 ans, prénommée Capucine, a fait parvenir un courrier soulevant des interrogations vertigineuses.

Cette missive a d’abord fait sensation par son esthétique soignée et ses illustrations colorées, avant de captiver les chercheurs par la profondeur de ses questions : « Si avant le Big Bang il n’y avait rien, comment et pourquoi le Big Bang s’est-il produit ? » et « C’est quoi rien ? ». Voici les éléments de réponse apportés pour éclairer ces mystères fascinants.

Le Big Bang : bien plus qu’une simple théorie

En science, un modèle est une simplification de la réalité qui s’efforce d’être la plus fidèle possible. Le modèle du Big Bang s’appuie sur un siècle d’observations minutieuses et de réflexions théoriques poussées. De grands noms de la physique, tels qu’Albert Einstein, Georges Lemaître, Edwin Hubble ou encore Penzias & Wilson, ont contribué à son élaboration.

Aujourd’hui, ces recherches se poursuivent grâce à des observatoires de pointe et des missions spatiales majeures, comme la mission Planck ou le futur satellite Euclid. Loin d’être une simple hypothèse parmi d’autres, le Big Bang constitue actuellement le cadre le plus solide pour raconter l’histoire de notre Univers.

Ce modèle, validé par d’innombrables données, nous enseigne que les tout premiers instants de l’Univers se sont déroulés dans des conditions de densité et de température inimaginables, dépassant de loin la chaleur qui règne au cœur de nos étoiles actuelles. À de tels niveaux d’énergie, nos concepts familiers d’espace, de temps et de masse perdent leur sens habituel. Pourtant, les scientifiques parviennent à remonter le temps jusqu’à une fraction de seconde après le commencement, une phase fulgurante que l’on nomme l’inflation cosmique.

Que se cachait-il « avant » l’Univers ?

La question de l’avant Big Bang demeure l’une des plus grandes énigmes de la cosmologie. Actuellement, les chercheurs explorent deux pistes principales.

La première approche suggère que les conditions initiales étaient si extrêmes que la notion même de temps n’existait pas encore. Sans temps, la question de « l’avant » perd sa signification. Si l’on écarte l’idée d’un temps linéaire, il devient alors envisageable que l’Univers ait jailli de « rien ».

La seconde hypothèse, encore très spéculative mais étudiée avec le plus grand sérieux, imagine un univers précédent qui se serait effondré sur lui-même de manière extrêmement violente (le Big Crunch). Cet effondrement aurait provoqué un gigantesque rebond, donnant naissance à notre Big Bang actuel. C’est ce que l’on appelle le modèle « à rebond ».

Le vertige du « rien » en physique

Pour comprendre comment l’Univers a pu naître, il faut d’abord s’entendre sur ce qu’est le « rien ». Faisons une petite expérience de pensée : imaginez une bouteille d’un litre, vide et fermée. Que contient-elle ? À l’œil nu, on dirait « rien ». Pourtant, la physique nous apprend qu’elle abrite de l’air, composé d’environ 10²² atomes (soit dix mille milliards de milliards d’atomes).

En science, le « rien » absolu est un concept difficile à définir. Les physiciens préfèrent parler de vide. Mais attention, ce vide n’est pas une absence totale. Il est en réalité bouillonnant d’énergie. Dans certaines conditions, cette énergie du vide peut même être détectée et mesurée.

Le déclenchement : comment et pourquoi ?

La science ne cherche pas à répondre au « pourquoi », qui sous-entend une intention ou un but, mais se concentre sur le « comment ». Elle s’efforce de comprendre les règles du jeu cosmique et le rôle du hasard quantique.

Si l’on admet que le vide originel n’était pas totalement vide, mais rempli d’une énergie invisible, le scénario s’éclaire. Ce champ d’énergie subissait de minuscules variations, appelées fluctuations quantiques. Selon les modèles actuels, ce sont certaines de ces infimes fluctuations qui auraient déclenché le Big Bang. En d’autres termes, les lois de la physique ont permis de convertir l’énergie latente de ce vide bouillonnant en matière, créant ainsi notre Univers tout entier.

Bien que des zones d’ombre subsistent, le lien entre le vide, l’énergie et le Big Bang permet de démystifier nos origines. C’est en continuant à se poser des questions naïves mais profondes, à l’image de celles de Capucine, que la science repousse les frontières de notre connaissance.

Notes et crédits : L’univers visuel de cet article s’inspire des travaux de Diane Rottner (sous licence CC BY-NC-ND) et d’éléments de rawpixel.com / Freepik (sous licence CC BY-SA). L’étude originale peut être retrouvée via son DOI officiel.

Source : theconversation.com