Big Bang et trous noirs, avez-vous un avis quantique ?

pour une masse donnée de la source du champ gravitationnel, le rayon minimal que doit avoir cette même source pour que la métrique reste régulière

L’idée est très simple. Si l’Univers se trouve en expansion, il a dû passer par une phase dense et chaude dans sa prime jeunesse. La matière s’est alors assemblée de manière très serrée. L’histoire ultérieure se résumera à sa dilatation et à son lent refroidissement. Pourtant, dès 1948, le facétieux physicien d’origine russe George Gamow note une conséquence inéluctable de ce scénario du big bang. La naissance du cosmos se serait accompagnée de l’émission d’un intense rayonnement. Certes, aujourd’hui, ce brouhaha primordial se serait singulièrement atténué, essoufflé, affaibli. Mais, le "rayonnement fossile" du cosmos, "fond diffus du ciel" ou "premier cri de l’Univers" devrait encore persister.

En 1965, deux jeunes radioastronomes découvrent - par hasard - un fond diffus radio électrique qui envahit toute la voûte céleste. Le signal ne varie ni au fil du jour, ni au cours des saisons. Il est étranger au Soleil et à la Voie lactée.

On s’aperçoit que le bruit radio suit à la perfection la loi du corps noir, calculée au début du siècle par l’Allemand Max Planck. Le cosmos aurait libéré l’essentiel de son énergie dans son premier âge.

380 000 ans après le big bang, des grumeaux de matière sont déjà assemblés afin de constituer les embryons de nos galaxies. Et ils laissent leur empreinte sur le rayonnement. En outre, ces minuscules fluctuations donnent accès aux mystères de leur origine – peut-être une phase d’inflation - et aux ondes qui ont agité le cosmos primordial.

Le Modèle standard comprend les forces électromagnétique, forte et faible ainsi que leur particule porteuse correspondante et explique de façon très satisfaisante comment ces forces agissent sur toutes les particules de matière. Cependant, bien que la gravité soit la force qui nous est la plus familière, elle ne fait pas partie du modèle standard. D’ailleurs, lui trouver une place dans ce modèle s’est révélé ardu. La théorie quantique, utilisée pour décrire le monde microscopique, et la théorie de la relativité générale, employée pour décrire le monde macroscopique, n'arrivent pas à s'entendre. Jusqu’à présent, personne n’a réussi à rendre les deux théories mathématiquement compatibles dans le cadre du modèle standard. Mais, heureusement pour la physique des particules, lorsque l’on se situe à l’échelle minuscule des particules, l’effet de la gravité est négligeable. C'est seulement en présence d'amas de matière importants - comme en nous-mêmes ou dans les planètes – que l’effet de la gravité prédomine. C’est pourquoi le modèle standard fonctionne encore bien, malgré le fait qu'il exclue l'une des forces fondamentales.

La famille des leptons est constituée des électrons, des muons, des tauons, des neutrinos respectifs et des antiparticules de toutes celles-ci. Le terme « lepton » provient du mot grec signifiant « léger » et se réfère à la faible masse du premier lepton découvert, l'électron, par rapport aux nucléons.
Chaque lepton a son antilepton, de même masse, même spin, mais de charge électrique opposée, d'isospin faible opposé ou encore d'hélicité inverse (gauche pour les neutrinos, droite pour les antineutrinos)