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La première matière de l’univers était peut-être un liquide parfait

Illustration d'artiste du Big Bang. Crédits : ESA

En brisant ensemble des particules de plomb à plus de 99,9 % de la vitesse de la lumière, des physiciens ont pu recréer et analyser la première forme de matière de l’univers, apparue juste après le Big Bang. Et d’après eux, cette matière avait moins de résistance à l’écoulement que toute autre substance connue.

Le Big Bang représente la ligne d’horizon à partir de laquelle sont nées les notions d’espace et de temps. Les astronomes s’accordent sur l’idée que moins d’une seconde après cet événement, le cosmos a traversé une période d’expansion incroyablement rapide connue sous le nom d’inflation. En moins d’un clin d’oeil, notre monde se serait en effet agrandi d’un facteur d’au moins 10 ^ 52. Une fois cette phase d’expansion terminée, ce qui a généré cette inflation en premier lieu s’est finalement décomposé, inondant l’univers de matière et de rayonnement.

Avant qu’il ne s’étende rapidement, les cosmologistes considèrent l’univers comme une soupe de particules incroyablement chaudes (plus d’un quadrillion de degrés) composée de quarks, des particules fondamentales et de gluons, porteurs de la force forte permettant de maintenir les quarks ensemble.

Le Big Bang en laboratoire

Concrètement, des chercheurs ont récemment tenté de recréer ce “ragoût” de particules au CERN, en Suisse, grâce au Grand collisionneur de hadrons (LHC). Pour rappel, le but de cet accélérateur de particules, comme d’autres structures, est de faire entrer en collision des particules à des vitesses atteignant quasiment celle de la lumière dans le but de recréer certaines caractéristiques du Big Bang. De cette manière, les physiciens peuvent observer le comportement de la matière.

En brisant ensemble des noyaux atomiques lourds, You Zhou et son équipe, de l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague (Danemark), ont obtenu une minuscule boule de feu capable de faire fondre les particules dans leurs formes primordiales pendant une fraction de seconde. De cet événement est sorti un type primordial de matière connu sous le nom de plasma quark-gluon ou QGP.

LHC univers
Le LHC, le plus grand accélérateur de particules du monde situé sous la frontière franco-suisse. Crédits : Wikimedia Commons / CERN

La première forme de matière de l’univers : un liquide parfait

Étant donné que cette forme de plasma ne s’est maintenue que durant 10 puissance moins 23 secondes, les physiciens se sont donc appuyés sur des simulations informatiques pour analyser les données recueillies. Ils ont découvert que le QGP était un liquide parfait. Cela signifie qu’il n’avait quasiment aucune viscosité ou résistance à l’écoulement et qu’il changeait également de forme au fil du temps d’une manière différente des autres formes de matière.

Ces informations permettent ainsi de mieux appréhender à quoi ressemblait l’univers dans ses premiers instants. “Nos résultats nous racontent une histoire unique sur la façon dont le plasma a évolué au début de l’univers“, souligne explique You Zhou, principal auteur de l’étude. “Même si cela peut sembler être un petit détail, cela nous rapproche un peu plus de la résolution de l’énigme du Big Bang et de la façon dont l’univers s’est développé au cours de la première microseconde“.