205 – l’origine raisonnee du big -bang

L’ARTICLE

Si l'Univers est né un jour, les éléments avaient doivent donc être fabriqués quelque part. En 1948, l'Américain d'origine russe George Gamow, un des pères du Big Bang, voyait dans cette naissance de l'Univers le chaudron nucléaire universel. Tous les éléments devaient y être apparus. Mais alors, toutes les étoiles devraient avoir la même composition. Ce n'est manifestement pas le cas. Les plus vieilles étoiles de notre Galaxie contiennent dix à mille fois moins d'éléments lourds que le Soleil.

Les calculs de nucléosynthèse primordiale, la synthèse des noyaux atomiques lors du Big Bang ne corroborent pas non plus cette hypothèse. L'Univers, avant sa première seconde, a créé les protons et les neutrons à partir d'une soupe de quarks [1] et de gluons. Quelques noyaux d'hydrogène ont fusionné pour former du deutérium un proton, un neutron, puis de l'hélium et du lithium, mais l'Univers s'est si rapidement refroidi qu'aucun autre élément n'a pu se former. En effet, en moins de 100 secondes, il baignait dans un bain de moins d'un million de degrés, une température trop basse pour que des réactions de fusion nucléaire puissent se dérouler. Mais cela a suffi pour former un océan de matière constitué d'environ 76 % d'hydrogène, 24 % d'hélium-4 et un peu de deutérium, d'hélium-3 et de lithium-7. La chaîne s'est arrêtée là, car la fusion d'un proton et d'un noyau d'hélium comme celle de deux noyaux d'hélium-4 ne produit pas de noyau stable. Cette proportion est peu ou prou celle que l'on retrouve aujourd'hui dans notre environnement galactique, car on y rencontre environ 72 % d'hydrogène, 26 % d'hélium et 2 % d'éléments plus lourds.

Conséquences : il appartient aux étoiles de prendre la suite et de fabriquer elles-mêmes les autres éléments selon des modalités très diverses dépendant notamment de la masse de l’étoile. L’apothéose, le feu d’artifice final, étant la phase explosive où tous les éléments plus lourds que le fer sont synthétisés.

COMMENTAIRES

Ce roman sur la genèse de la matière est assez curieux qui laisse entendre que le « Dieu créateur » n’a pas eu assez d’énergie et qu’il a du se reprendre à deux fois pour achever son œuvre. Nous n’allons pas entrer dans le schéma où seconde après seconde le récit de la création est détaillé mais nous poser une question : pourquoi l'Univers s'est si rapidement refroidi qu'aucun autre élément que H, He, Li n'a pu se former  alors même que la température extrême (10 E34K) pouvait permettre l’émergence des éléments lourds ?  

Le raisonnement circulaire est en plusieurs étapes :

1) Si tous les éléments avaient été synthétisés en même temps, toutes les étoiles devraient avoir la même composition.

2) Donc des éléments doivent être synthétisés autrement par les étoiles  pour expliquer leur diversité.

3) Mais ces étoiles ne pouvant extraire ex nihilo leur matière, il faut que celle-ci préexiste à la naissance de l’astre.

4) Le big bang est donc le moment de cette création de matière mise à la disposition des étoiles.

5) Mais la haute température nécessaire initialement ne doit pas permettre l’émergence de tous  éléments. Car : « si tous les éléments avaient été synthétisés en même temps, toutes les étoiles devraient avoir la même composition. »

6) Donc l’univers doit rapidement se refroidir pour stopper la genèse.

Comment expliquer ce refroidissement ? Par l’expansion de l’univers dont la preuve est apportée par la suite avec l’interprétation du red shift de la fuite des galaxies.

Comme on le constate, tout se tient à ceci près que tout repose sur cette impossibilité posée comme un postulat que la création de tous les atomes est impossible non pas techniquement mais parce que cela engendrerait une uniformité stellaire. Ici, la démonstration physique et mathématique vient au secours de la nécessité logique mais ne constitue pas une preuve absolue car elle laisse ouverte une autre possibilité. Et en effet, on peut tout aussi bien élaborer un modèle où les températures et succession des synthèses atomiques permettent la création des Tous les éléments. Mais comment peut-on dès lors éviter l’uniformité stellaire ayant constitué l’obstacle précédent justifiant les deux étapes de la genèse ? Il faut et il suffit de décider (et démontrer) que les étoiles produisent et synthétisent elles-mêmes la totalité de leurs atomes. C’est la thèse alternative que nous défendons et qui expliquée en détail sur ce blog et nos sites.