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Les modèles cosmologiques traditionnels reposent souvent sur l'idée d'une singularité initiale, un point de densité infinie. Une étude récemment acceptée dans Europhysics Letters suggère une alternative: un univers plat et son anti-univers pourraient naître simultanément via un processus quantique. Cette théorie contourne plusieurs problèmes des modèles précédents comme ceux de Hartle-Hawking et Vilenkin.
Le modèle introduit un 'instanton euclidien', une phase où le temps se comporte comme une dimension spatiale. Durant cette phase, la taille de l'Univers suit une courbe cosinusoïdale, évitant ainsi les densités infinies. Cette approche permet une transition douce vers l'Univers que nous connaissons, avec un facteur d'échelle fini dès le début.
Un potentiel quantique joue un rôle clé en remplaçant la courbure spatiale traditionnelle. Cette idée résout un problème majeur des théories antérieures, qui peinaient à expliquer l'absence de courbure observée.
La symétrie CPT, fondamentale en physique, garantit que chaque univers a un jumeau inversé dans le temps. Ces deux entités, bien que séparées classiquement, restent intriquées quantiquement. Cette intrication pourrait éclairer des phénomènes cosmologiques incompris comme l'énergie noire et la matière noire.
Les implications de ce modèle sont vastes. Il évite les singularités initiales, reproduit une inflation compatible avec les observations et pourrait expliquer l'accélération de l'expansion de l'Univers. De plus, il offre une nouvelle piste pour comprendre la matière noire, reliant ces énigmes à la naissance même du cosmos.
Des recherches futures devront identifier des signatures observables de ce modèle, comme des motifs spécifiques dans le fond diffus cosmologique. Ces travaux pourraient aussi rapprocher la mécanique quantique et la relativité générale, deux piliers de la physique encore mal conciliés.
Qu'est-ce qu'un instanton euclidien ?
Un instanton euclidien est une solution des équations de la physique dans un espace où le temps se comporte comme une dimension spatiale. Cette notion est cruciale pour éviter les singularités dans les modèles cosmologiques.
L'instanton permet une transition douce entre un état sans temps et notre Univers en expansion. Il décrit une phase où la taille de l'Univers varie de manière régulière, sans atteindre de densité infinie.
Cette approche est inspirée par la mécanique quantique, où les particules peuvent emprunter des chemins classiquement interdits. L'instanton euclidien représente ainsi un 'tunnel' quantique entre deux états cosmologiques.
Son utilisation dans ce modèle permet d'éviter les problèmes posés par les singularités tout en restant compatible avec les observations actuelles.
Comment la symétrie CPT influence-t-elle la cosmologie ?
La symétrie CPT est un principe fondamental en physique, combinant inversion de charge, parité et renversement du temps. Elle implique que tout processus physique a un équivalent miroir.
Dans le modèle proposé, cette symétrie garantit la création simultanée d'un univers et de son anti-univers. Ces deux entités évoluent dans des directions temporelles opposées mais restent liées quantiquement.
Cette intrication pourrait expliquer des phénomènes comme l'énergie noire. L'anti-univers agirait comme une source d'énergie répulsive, accélérant l'expansion de notre Univers.
La symétrie CPT offre ainsi un cadre naturel pour explorer les étrangetés cosmologiques.