Limites et défis de l'univers
2002/05/01 Lasa Iglesias, Aitziber - STEAM Hezkuntza arloko arduraduna Iturria: Elhuyar aldizkaria
Que savons-nous aujourd'hui de l'univers ?
Actuellement, les scientifiques ont une idée assez cohérente et précise du cosmos. Au contraire, on ne peut oublier que l'astronomie et la cosmologie, contrairement à d'autres sciences, doivent se limiter à ce qui peut être observé, car on ne peut pas concevoir des essais pour confirmer des hypothèses cosmologiques. On peut obtenir, au maximum, la construction d'une théorie cohérente, en accord avec les observations qui sont faites dans l'univers.
Ainsi, la plupart des cosmologistes actuels acceptent la théorie du Big Bang, selon laquelle l'univers a eu un commencement et remonte à un processus évolutif. Cette théorie est affirmée après plusieurs observations. Ces observations sont les suivantes.
Passage au rouge
En analysant la lumière des étoiles des galaxies lointaines on observe systématiquement la même chose, que la longueur d'onde correspondant à la ligne spectrale de la composition atomique de l'étoile présente un déplacement relatif vers le rouge, et plus la galaxie est éloignée, plus le glissement est grand. Selon les astrophysiques, c'est la preuve que l'univers se développe. Et c'est que l'espace intergalactique est en expansion, créant une structure plus large si la gravitation ne maintient pas à la fois les galaxies (par exemple, le cas des amas et des superamas), plus elle est éloignée, plus elles s'éloignent rapidement. Dans ce mouvement, la lumière doit ajuster sa longueur d'onde à la taille de l'univers, augmentant la longueur d'onde et produisant ainsi un déplacement vers le rouge.
Rayonnement micro-ondes de fond de l'univers
Dans les 300.000 premières années de l'univers post-Big Bang, la température était si élevée que toute la matière était ionisée et opaque à la lumière. Lorsque l'expansion a réduit la température à environ 3000 degrés, les atomes ont été formés et l'univers est devenu transparent à la lumière. Les photons qui sont des restes de cette première lumière ont continué à traverser l'univers et nous les recueillons actuellement à une température de 3 K, le rayonnement micro-ondes de fond.
En 1965 Arno Penzias et Robert Wilson ont accidentellement découvert ce rayonnement micro-ondes de fond de l'univers et est la preuve la plus évidente du Big Bang.
Nombre de cœurs légers
Comme l'a annoncé le modèle cosmologique standard basé sur le Big Bang, dans les deux ou trois premières minutes de l'univers ont été formés atomes d'hélium et les restes d'autres éléments légers. Les mesures effectuées confirment ce qui a été annoncé.
Les noyaux présents dans l'univers ont été étudiés et 75% des noyaux d'hydrogène ont été vérifiés et presque tous les autres sont de l'hélium. Dans une très petite mesure (2%) il y a d'autres éléments comme l'oxygène, le carbone, le néon, l'azote, etc. (de plus à moins d'ordre). Et c’est que l’univers est ‘à moitié vide’. Autrement dit, on a mesuré la quantité de deutérium dans les nuages d'hydrogène et, entre autres, on a obtenu que 65% de l'univers est énergie de vide et que seulement 35% est matière, dont 5% est matière conventionnelle et le reste est matière obscure. Les scientifiques ne savent pas ce que constitue la matière obscure, on ne le voit pas, mais ils ont une influence gravitationnelle sur les choses qui sont visibles. Par exemple, dans la galaxie, les nuages de gaz tournent à vitesse constante autour d'un noyau. Ce serait impossible si dans la galaxie il y avait seulement une masse d'étoiles visibles.
La lumière des supernovae est plus faible que prévu
Les supernovae du type Ia sont de gigantesques explosions thermonucléaires d'nains blancs qui s'approprient la masse de l'étoile latérale et s'impliquent par la gravitation. Certaines d'entre elles peuvent être vues sur les images.
Au cours des trois dernières années, la lumière des supernovae a été mesurée et il semble que plus la supernova est loin, plus sa lumière est faible que prévu. Comme si l'expansion de l'univers s'accélérait. Mais la logique serait le déclin de l'expansion de l'univers en raison de l'attraction gravitationnelle de la masse qui le compose. Eh bien, comme cela a été dit, selon les mesures effectuées, cela ne se produit pas. Quelque chose semble influencer l’expansion, quelque chose ‘pousse’, ‘antigravite’ l’univers, quelque chose qui sépare les galaxies des autres. Face à cela, les scientifiques ont proposé l’existence d’une ‘énergie de vide’, ‘énergie de vide contre la gravitation’.
Un groupe d'astronomes de Cambridge et d'Australie a publié une nouvelle preuve en mars de cette année. Autrement dit, ils ont comparé les structures de l'univers actuel avec lequel il avait 300.000 ans et, encore une fois, l'accélération de l'expansion a été confirmée. Pour consolider la structure actuelle, ils ont pris un grand volume de l'univers et ont étudié le modèle de dispersion de 250.000 galaxies. Grâce au rayonnement micro-ondes de fond, la structure de l'univers était connue avec 300.000 ans.
Le problème qui se pose à ce sujet est que cette énergie de vide doit être très petite pour s'adapter à celle observée, mais selon la physique quantique presque infinie !
Nous savons quelque chose de plus, mais...
| Croyance en 1900 | Connaissance 2000 |
Dans l'univers, il n'y a que notre galaxie. | L'univers est composé d'environ 100 milliards de galaxies. |
L'univers est immuable et ses astres ont un mouvement périodique. | L'univers s'étend rapidement. |
La lumière des étoiles est due à leur contraction gravitationnelle. | La lumière émise est la conséquence de la fusion thermonucléaire qui se produit à l'intérieur des étoiles. |
L'âge de la Terre est de 100 millions d'années. | Le système solaire a 4.566 millions d'années, l'âge de la Terre est de 4.500 millions d'années et l'univers est né il y a environ 13.000 ou 14.000 millions d'années. |
Dans le ciel, en plus de notre système solaire avec sept planètes, ses satellites et comètes, il ya des millions d'étoiles et des milliers de nébuleuses. | Galaxies, quasars, étoiles à neutrons, trous noirs, émetteurs de rayons gamma, neuf planètes autour d'un soleil, d'autres planètes ont été observées autour d'autres étoiles. |
Tout ce qui est dans l'univers est composé de 92 éléments du Tableau Périodique. | Aujourd'hui, quand on étudie la composition de l'univers, l'explication est très différente. Le nouveau tableau périodique comporte déjà 118 éléments, ce qui est connu comme matière conventionnelle. Selon les scientifiques, dans l'univers que nous connaissons, seulement 35% est matière et l'autre 65% est énergie pure. Seulement 5% de cette matière est matière conventionnelle et le reste est matière foncée. |
J.J. Thomson a découvert l'électron en 1897. C'est la seule particule de rang inférieur à l'atome connu. | Des centaines de particules subatomiques ont été trouvées : protons, neutrons, barions, mésons... et à un niveau plus profond, quelques particules de base : 6 quark, 6 colliers et 12 maillons |
Newton, Boltzmann et Maxwell ont formulé la mécanique classique, les statistiques et les équations électromagnétiques respectivement. C'était la base de cette époque. | Les théories révolutionnaires (quantum et relativité) proposées par Planck et Einstein sont la base de la physique actuelle. |
Alberto Galindo Tixaire: “Comme nous dépassons les limites augmentent également les limites de l’ignorance”
Qu'est-ce qui motive le physicien théorique, pourquoi recherche?
Surtout la curiosité, la curiosité est celle qui déplace le physicien théorique. Sa tendance aux mathématiques le pousse à être théorique. D'autre part, j'appellerais hédonisme à mon illusion d'étudier en physique théorique ; comprendre la richesse des processus qui ont lieu dans la nature à travers quelques lois de base est un plaisir. Petit (atome et petit) et grand (univers...). C'est-à-dire, je veux mettre le monde dans mon esprit.
Dans l'espoir de quoi recherchez-vous ? Que cherchez-vous ?
Il y a beaucoup de questions en attente de réponse. En plus de l'environnement de l'univers, dans le monde de la microphysique il ya beaucoup de questions. 'Quelle est la théorie quantique de la gravitation? ', Dans le monde des particules élémentaires existe-t-il des niveaux inférieurs aux connaissances? ', 'Sont-elles calculables ou provisoires quant aux constantes physiques de base ? '. Et à un niveau intermédiaire il y a physique de la complexité : matière condensée, physique des fluides, etc. À cet égard, par exemple, il serait très intéressant d'expliquer la supraconductivité à haute température.
Quelles sont vos lignes de recherche actuelles?
Le calcul quantique est ce qui m'attire le plus. J'ai développé des algorithmes pour tirer le meilleur parti des ordinateurs quantiques à venir et j'ai essayé de faire ma petite contribution. L'ordinateur est l'outil qui traite l'information et l'ordinateur quantique traite l'information par des procédures quantiques. Leur application directe est, par exemple, d'améliorer les systèmes de cryptage qui garantissent la sécurité dans l'exécution des virements bancaires. En fait, les ordinateurs quantiques auront la possibilité d'obtenir les premiers numéros de grands nombres entiers. L'information quantique peut révolutionner le monde de la communication et du calcul et, en définitive, transformer la science et la société elle-même.
Quelles sont, du point de vue de la physique théorique, les découvertes qui peuvent être faites à court terme et quelles sont les questions qui sont encore loin de répondre?
Il reste encore beaucoup de questions sans réponse et, malgré leur réponse, beaucoup de nouvelles questions surgiront. Comme nous dépassons les limites augmentent également les limites de l'ignorance. Cependant, il est vrai que certaines réponses sont beaucoup plus proches que d'autres. Les réponses lointaines sont, par exemple, les questions suivantes: Les lois fondamentales sont-elles vraiment immuables? ', 'Combien de dimensions l'univers a-t-il ? '. N'aura-t-il que ce que nous voyons?’, Comment l'espace et le temps sont apparus?’, Y aura-t-il un autre univers en dehors de notre univers? Autrement dit, notre univers ne sera-t-il pas quelque chose dans un autre ‘multivers’ plus pluriel?’. Du point de vue de la physique, il est légitime de poser ce genre de questions, mais il est très probable qu'ils passent de nombreuses années à obtenir leur réponse. D'autre part, il y a des questions qui ont une réponse plus proche. Autour de la petite, quelle est l'origine de la masse de particules? Pourquoi sont les familles des trois particules élémentaires et pas plus? Autour de la Grande, « Quel a été le créateur de cette inflation géante qui a subi l'univers après le Big Bang ? ', 'De quoi sont l'énergie et la matière noire ? ', 'On a observé qu'il y a plus de matière que l'Antimaterie, pourquoi est-ce? '.
Récemment, l'eau a été trouvée sur Mars et a été rapidement liée à la possibilité qu'il y ait de la vie. Que pensez-vous de trouver la vie ailleurs ?
Pourquoi pas ? Regardons-nous au ciel une nuit claire et ne réalisons-nous pas notre petitesse devant tant de mondes ? Pourquoi devons-nous être spéciaux? De nombreuses planètes sont déjà connues dans d'autres systèmes solaires. Il est vrai que l'origine de la vie a besoin de conditions et d'environnements adéquats, mais pourquoi devons-nous penser qu'il est impossible que ces conditions se reproduisent ailleurs et dans un autre temps?
La société est-elle prête à comprendre les découvertes de la physique ?
La société se soucie plus de ce que nous pensons. Et si nous l’expliquons dans une langue plate, la citoyenneté est consciente de l’importance et de la portée de ces thèmes, c’est-à-dire qu’elle le comprend. Cependant, le mot ‘comprendre’ peut avoir une signification très profonde. Il y a des choses qui sont comprises et d'autres qui nous sont connues, nous nous sommes habitués. Par exemple, même si nous utilisons la mécanique quantique quotidiennement, il y a beaucoup de questions que nous ne pouvons pas répondre.
Les physiciens peuvent-ils faire quelque chose pour socialiser votre connaissance d'une manière plus simple ?
Sans doute. Nous pouvons augmenter la communication de la science et générer de la curiosité. En outre, nous devons le faire parce que les projets de recherche sont financés par les impôts que nous payons et la société doit être claire qu'il faut promouvoir la science pour atteindre le développement.
La culture scientifique est-elle valorisée dans la rue ?
Non. La connaissance scientifique n'est pas suffisamment évaluée, la science est une partie importante de la culture et, entre autres, nous devrions tous avoir un minimum de connaissance scientifique. Et c'est que, pour comprendre en profondeur certains des problèmes qui se posent actuellement dans cette société complexe et technifiée, une connaissance scientifique minimale est indispensable.
Aitziber Lasa et Garazi Andonegi
Limites et défis de la physique
Il n'y a pas de phénomènes qui dépassent 300.000.000 m/s de vitesse, ni qui permettent de connaître simultanément et avec précision la position et le moment d'une particule. Les deux sont des limites physiques, des limites physiques insurmontables, exprimées respectivement par les constantes c et h, et la constante de Planck.
D'autre part, parce que notre univers connu est né à la suite d'une grande explosion, il y a des faits du passé que nous n'avons pas encore vu, dont la lumière n'a pas passé assez de temps pour nous rejoindre. Cette limite est appelée horizon des particules. De même, si l'accélération de l'expansion continue au même rythme, certains phénomènes disparaîtront à notre vue avec le temps ; nous ne pourrons plus voir les milliards de galaxies que nous pouvons voir aujourd'hui. On appelle cela l'horizon des événements. Les deux horizons, celui des particules et celui des faits, sont des limites cosmologiques.
Enfin, les mathématiques ont également leurs limites, et dans la mesure où le langage de la physique est mathématique, les mathématiques sont également des limitations de la physique. Les limites profondes.
Qu'est-ce que les scientifiques ne savent pas encore? Dans les mots d'Alberto Galindo Tixaire: « Y avait-il quelque chose avant le Big Bang ? » « Qu’est-ce que la matière noire ? De quoi est-il composé ? », « Comment se sont formées les premières étoiles ? », « Notre univers ne sera-t-il pas quelque chose qui fasse partie d’un autre plus riche et diversifié « Multiverso » ? », « Qu’a provoqué le Big Bang ? ». Ces questions n'ont pas de réponse pour le moment, donc ils ont encore beaucoup à étudier les physiciens.
A. Galindo Tixaire
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
