Prix Nobel 1978 2006 et Rayonnement Fossile

PRIX NOBEL 1978, 2006 ET RAYONNEMENT FOSSILE

Le rayonnement fossile est un rayonnement observé dans toutes les directions d’observations et quelque soit le point de l’espace où l’on se trouve. Son existence avait été prédite théoriquement comme une conséquence du Big Bang. Pendant les 380 000 ans qui ont suivi l’explosion originelle, l’univers est très chaud et très dense, à un tel point que les atomes n’existent pas encore. Aussi, la lumière n’arrive pas à se propager dans cette soupe de protons et électrons que constitue l’univers primordial. On parle de "nucléosynthèse primordiale". Peu après il y eu la recombinaison, période dans laquelle l’univers s’est dilué et refroidi jusqu’à ce que les premiers atomes se forment et que la lumière puissent se propager librement. Le premier rayonnement fossile fut découvert par deux Américains presque par hasard. En 1965 deux ingénieurs américains Arno Penzias et Robert Wilson, avaient conçu une antenne micro-onde destinée à communiquer avec le premier satellite de télécommunication Telstar. Dès les premiers essais un signal imprévu est capté. Faisant penser à du bruit il est présent dans toutes les directions d’observations. Après vérification approfondie de tout l’appareillage, le signal parasite persistait. L’explication leur vint finalement lorsqu’ils entendirent parler des travaux de deux astrophysiciens américains, Robert Dicke et James Peebles : leur antenne ne captait pas un bruit parasite, mais bien le rayonnement fossile. Les mesures montrent alors qu’il s’agit d’un rayonnement à 3 degrés Kelvin. Grâce à cette découverte Penzias et Wilson reçurent le prix Nobel en 1978.

Le prix Nobel 2006 est accordé pour deux découvertes distinctes. La première est celle de l’équipe dirigée par John Mather et confirme que le rayonnement fossile a bel et bien la forme d’un corps noir : objet idéal qui absorberait toute l’énergie électromagnétique qu’il reçoit, sans en réfléchir ou en transmettre. Grâce aux données recueillies par COBE, Mather et son équipe ont montré que la distribution d’intensité est bel et bien celle d’un corps noir. Il est intéressant de noter qu’à peine 10 minutes d’observations par COBE ont été suffisantes pour confirmer cette prédiction du Big Bang ! De plus, lorsque Mather a présenté les résultats lors d’une conférence en janvier 1990 (quelques mois à peine après le lancement de COBE), il a eu droit à une ovation debout de la part des autres participants ! La deuxième découverte, aussi basée sur des observations de COBE, consiste en l’observation de petites fluctuations spatiales dans la distribution de Planck du rayonnement fossile. Cette découverte, fruit des travaux de George Smoot, confirme aussi une autre prédiction du Big Bang. En effet, puisque nous observons un Univers rempli de structures diverses (galaxies, étoiles, planètes, ...), celles-ci doivent avoir une origine très ancienne. Les fluctuations spatiales observées par Smoot consistent en de très petites variations de la température (environ 0.5 millième de degrés) en fonction de la ligne de visée (la direction d’observation à partir du satellite). Ces petites variations de température correspondent à des variations de densité de la matière, i.e. que certaines régions de l’Univers sont un peu plus compactes que d’autres. Dans ces régions plus denses la force gravitationnelle y est un peu plus grande, et les premières galaxies vont éventuellement s’y former.

L’image est si frappante que le physicien anglais Stephen Hawking a qualifié le résultat de Smoot comme "la plus grande découverte du 20ème siècle". Les travaux de Smoot et Mather ont ouvert la voie a une nouvelle branche de la cosmologie appelée "cosmologie de haute précision". Les résultats de ces deux chercheurs ont évidemment été raffinés grâce à des expériences plus sophistiquées telles BOOMERANG, MAXIMA et WMAP. Mais, les deux pionniers ont désormais leur place au panthéon des NOBEL

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