Carte à micro-ondes en fausses couleurs de l'ensemble du ciel prise par le satellite Cobe illustrant les variations de la température lors du big-bang du bleu (frais) au rose (chaud). Photo NASA/SPL/COSMOS.
Nous sommes là, 13,8 milliards d’années plus tard, assis autour d’une table dans une salle de réunion du laboratoire de physique de l’Ecole normale supérieure (ENS), en compagnie de cinq chercheurs. Comment en sommes-nous arrivés là ? C’est tout le sujet. En ce qui concerne les dernières semaines, c’est plutôt simple. Début mai, pour la deuxième année consécutive, le prix Gruber de cosmologie a été attribué à un scientifique de l’ENS, l’occasion pour nous de venir discuter de la façon dont s’appréhende la cosmologie aujourd’hui. Nick Kaiser (lauréat 2019 en compagnie de Joseph Silk) et Jean-Loup Puget (lauréat 2018 en compagnie de Nazzareno Mandelosi et de l’équipe du satellite Planck) sont donc présents. Kaiser se lance et rembobine déjà de quelques décennies : «Ce qui nous réunit, c’est la volonté de tester le modèle cosmologique actuel, une théorie qui s’est mise en place entre 1978 et 1982, qui décrit notamment l’origine de l’univers, l’origine de toute la matière dans l’univers et l’origine des structures à grande échelle de l’univers.»
Un modèle cosmologique, c’est un système mathématique conçu à partir des observations qui décrit une histoire, celle de notre univers, depuis ses tout premiers instants. A cette époque, la fin des années 70 donc, le modèle cosmologique qui prévaut est celui du Big Bang, à savoir une expansion qui aurait débuté il y a 13,8 milliards d’années. Il ne s’agit pas d’une grande explosion, comme on a parfois tendance à se l’imaginer, mais d’un état très dense et très chaud de l’univers qui n’aurait cessé depuis de s’étendre pour aboutir à ce que nous connaissons aujourd’hui. Mais ce modèle pose plusieurs problèmes, notamment celui de l’horizon. Si on regarde très loin, aux limites de l’univers observable, dans n’importe quelle direction, on capte un rayonnement très ancien qu’on appelle «fond diffus cosmologique». Et si on l’observe dans deux directions opposées, on voit des zones si éloignées qu’elles n’ont aucun moyen d’avoir échangé la moindre information entre elles. Aucune raison, du coup, que leurs caractéristiques, comme par exemple la température, soient les mêmes. Et pourtant, cette température est identique partout : 2,7 Kelvin. Inexplicable.
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La laboratoire de Physique de l'ENS, le LPENS, créé le 1er janvier 2019, est issu de la fusion de 4 laboratoires du département de physique:
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- Le laboratoire de Physique Statistique (LPS)
- Le laboratoire de Physique Théorique (LPT)
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- Nick Kaiser, lauréat du prix Gruber 2019
- Jean-Loup Puget, lauréat du Prix Gruber de Cosmologie 2018
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