par Anne Ealet, chercheure CNRS, physicienne au CPPM
Résumé :
La cosmologie expérimentale fait appel à de nombreuses sciences utilisant des instruments de plus en plus sophistiqués, qui utilisent des observatoires à terre ou embarqués sur des satellites et des objets célestes pour sonder l’Univers. Mais pour interpréter les résultats, la cosmologie théorique doit tenir compte de plus en plus, non seulement de la physique macroscopique, décrite par la relativité générale, mais aussi de la physique subatomique, où règne en maîtresse depuis quelques décennies la physique quantique.
En l’état actuel de la physique cependant, il apparaît encore impossible d’unifier la relativité générale avec la physique quantique qui considère la matière aux échelles extraordinairement petites dites de Planck. Leur principale différence tient au statut de l'observateur. Dans la Relativité, l'observateur est, comme dans la physique newtonienne, extérieur au monde qu'il observe. Il n'influe pas sur lui. Ce n'est pas le cas dans la mécanique quantique. Par contre celle-ci ne remet pas en cause la conception newtonienne du temps et de l'espace, contrairement à la Relativité. Il faudra trouver une nouvelle théorie qui fasse la synthèse des deux et ainsi créer une nouvelle cosmologie théorique qui explique les observations. C’est ce qu’on appelle la théorie quantique de la gravitation, qui cherche à unifier la théorie quantique des forces et particules élémentaires avec la théorie de la gravitation, force jusqu’ici restée en dehors, car s’exerçant à une échelle de temps et d’espace cosmiques. Pour faire cependant une vraie cosmologie quantique adaptée aux observations, il faudra peut-être aussi « réviser » des notions telles que « qu’est-ce que le temps ?» et « comment décrire un univers auquel nous participons ?» ce qui devrait être à la source de nouvelles avancées conceptuelles dans l’avenir.
Je montrerai dans cet exposé comment les résultats récents de cosmologie expérimentale et les questions ouvertes qui en découlent, font évoluer la théorie, mêlant de plus en plus concepts de physique quantique et de relativité générale, et pourraient bien permettre à terme de comprendre comment rejoindre l’infiniment grand et l’infiniment petit.
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