La modèle du Big Bang est une réussite théorique de premier ordre. Quand en 1963, Penzias et Wilson découvre le rayonnement cosmologique - cette trace de l'Univers quand celui-ci était âgé de seulement 300 000 ans -, le modèle s'impose et demeure, aujourd'hui, le cadre de référence.
Pour autant demeurent de nombreux mystères : les mesures le confirment, notre Univers est extraordinairement plat (c'est à dire que sa courbure est quasi nulle) : comment l'expliquer ? Car il aurait fallu que certains paramètres physiques soient "fixés", aux tous premiers instants de l'Univers, d'une manière absurdement précise. Il serait plus satisfaisant scientifiquement de disposer d'une théorie ou le caractère plat de l'Univers
émerge d'un phénomène qui ne nécessite pas ce que l'anglais désigne par le terme
fine tuning : un réglage exogène quasi-mystique.
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L'Univers dans son "enfance" tel que nous le révèle la trace laissé par le "rayonnement du fond du ciel" ou "fond diffus cosmologique" mesuré par la sonde WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Les irrégularités trahissent les phénomènes qui ont présidé à la formation des superstructures de l'Univers, comme les galaxies. Pour les expliquer, l'inflation cosmologique est une bonne candidate.
Schéma : NASA/WMAP Science Team
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Champs de Higgs et relativité générale expliquerait l'inflation
Autre mystère : la taille des irrégularités du rayonnement cosmologique. Qu'il y ait des irrégularités est logique : un Univers parfaitement uniforme n'aurait pu conduire à la formation de galaxies (agrégats de matière) et serait resté éternellement uniforme... Mais ce qui pose problème, c'est que si ces irrégularités, comme on le pense, sont dues à des fluctuations quantiques de l'univers primordial (alors de taille minuscule), elle auraient dû rester trop petites pour correspondre à l'évolution observée de notre Univers.
La théorie de l'inflation cosmologique (initiée par l'américain Alan Guth il y a un quart de siècle) apporte une réponse élégante à ces deux énigmes : s'il y avait eu une brève période (mais alors vraiment très très très brève : 10 puissance moins 35 secondes !) pendant laquelle l'Univers avait grossi d'un facteur gigantesque, alors les irrégularités auraient été suffisamment agrandies, et la courbure initiale de l''Univers aurait été aplanie... Cette période est l'inflation cosmologique.
Or l'inflation est possible si on envisage un champ particulier, appelé champ de Higgs - aujourd'hui encore purement théorique
- qui possède la propriété étrange de n'avoir pas la valeur zéro dans son état de plus basse énergie. Ensuite interviennent les équations de la relativité générale...
