Inflation cosmologique

Cette modification à la théorie du Big Bang a été introduite par les physiciens des hautes énergies pour tenter d'avancer vers ce qu'on appelle la Très Grande Unification, une théorie de la physique où les quatre forces de la nature seraient indiscernables, et qui n'existerait qu'à des températures (des énergies) extraordinairement élevées, à tout jamais inaccessibles à nos accélérateurs de particules, mais telles qu'on doit en trouver dans les tout premiers instants du Big Bang. Rappelons encore une fois quelles sont, actuellement, ces quatre forces (les physiciens parlent plutôt d'interaction que de force):

• La plus intense est la force nucléaire forte, qui assure la cohésion des noyaux atomiques; mais son rayon d'action est très faible : 10^-15m. Désignons par 1 son intensité.
• La seconde en intensité ( 10^-3) est la force électromagnétique, dont la portée est infinie.
• La suivante (10^-14) est la force nucléaire faible, responsable de certaines désintégrations atomiques; sa portée est très faible, de l'ordre de 10^-15m.
• La plus faible (10^-40) est la force gravitationnelle, de portée infinie. C'est elle qui modèle l'univers à grande échelle, car sa faiblesse est compensée par sa portée. Sa seule concurrente dans ce domaine, l'électromagnétique, a peu d'effet car les objets macroscopiques de l'univers sont électriquement neutres.

Les quatre forces sont d'abord fondues en une seule, puis la gravitation se sépare (c'est une phase incomprise, qui intervient avant 10^-43s). Ensuite, la force nucléaire forte s'individualise à son tour. Ceci se traduit, dans le paragraphe "le film des débuts", plus haut, par l'époque inflationnaire, entre 10^-35 et 10^-32s.

Remarquons que la théorie inflationnaire traite pour la première fois du problème de la création de la matière, et propose une solution physique ! Mais la théorie de l'inflation est encore dans son enfance, a déjà été retouchée, et est largement basée sur une physique très spéculative, celle de l'énergie du vide. Cette énergie possède une caractéristique étonnante, qui donne toute sa puissance au mécanisme inflationnaire : sa densité est indépendante de l'expansion de l'univers. C'est à dire que si l'on dispose d'une certaine quantité d'énergie E0, enfermée dans un espace de volume V0, et que l'on étire cet espace jusqu'à un volume 2V0, on dispose "gratuitement" d'une énergie 2E0... On comprend que cette production d'énergie ait pu produire un emballement de l'expansion, et une telle augmentation du facteur d'échelle (d'un facteur de l'ordre de 10⁵⁰) en un temps aussi fantastiquement bref (de l'ordre de 10^-32 s).

L'inflation est intéressante pour :

• Expliquer pourquoi l'univers semble plat, avec un R extrêmement élevé.
• Expliquer la création de la matière.
• Expliquer la présence des petites fluctuations du FDC, qui elles-mêmes sont considérées comme les indispensables germes de la condensation primordiale des galaxies. Il s'agirait tout simplement de fluctuations quantiques du vide originel qui auraient été étirées par l'inflation jusqu'à des dimensions astronomiques...