Diapositive 2 : prédictions scientifiques Suite aux avancées en

Diapositive 2 : prédictions scientifiques
Suite aux avancées en mécanique quantique et en relativité du début du siècle, les théories progressent
lentement dans la compréhension de l’univers. Jusqu’au début des années 1950, une bonne partie de la
communauté scientifique penche pour l’existence d’un rayonnement d’origine thermique à des longueurs
d’onde hors du micro-onde, mais les avancées de George Gamow concernant la nucléosynthèse
primordiale et la recombinaison finissent par se répandre. Celui-ci prédit pour la première fois le Cosmic
Microwave Background, ou CMB, à environ 30K, en prenant un âge de l’univers de trois milliards d’années.
Il révisera sa prédiction plusieurs fois au cours des années 1950 pour s’approcher des 2.7K de la réalité.
Diapositive 3 : la nucléosynthèse primordiale
La théorie du Big-Bang prévoit que l’univers soit de plus en plus chaud au fur et à mesure que l’on recule
dans le temps. Aux premiers instants de celui-ci, la température est telle que les particules sont sous la
forme d’un plasma, imperméable aux radiations de par la densité d’électrons présente. Ce plasma est à
l’équilibre thermique, mais refroidit rapidement à cause de l’expansion de l’univers. Environ 380 000 ans
après le Big-Bang, la recombinaison à lieu : la température est suffisamment basse pour que les électrons
et les noyaux se lient, formant des atomes pour la première fois. La grande majorité de la matière devient
alors neutre, et il y a très peu d’électrons libres pour perturber la propagation des photons. Le
rayonnement émis à ce moment, qui a perdu la quasi-totalité de son énergie à cause du redshift et
apparaît donc comme ayant refroidi, est le rayonnement fossile.
Diapositive 4 : le Holmdel Horn Antenna
Le Homdel Horn Antenna est une antenne cornet de 6m² construite en 1959 pour le projet Echo, la
première expérience de de satellites de communications passifs, organisée par la Nasa. En 1964, Arno
Penzias et Robert Wilson sont chargés de filtrer les données récupérées par l’appareil pour analyser les
signaux reçus des ballons satellites de la mission Echo. Pour mesurer ces rayonnements de très faible
intensité, ils doivent éliminer le maximum d’interférences. Ils arrivent à séparer les effets de diffusion et à
réduire celles dues à la chaleur du receveur en le refroidissant avec de l’Hélium liquide à -269 °C. Ils
analysent alors leurs données et trouvent un bruit continu, près de 100 fois plus important que le bruit de
fond résiduel qu’ils pensaient obtenir. Ils réalisent rapidement que ce signal à 7.35 cm ne peut venir ni de
la Terre, ni du Soleil, ni de notre Galaxie. Ils se mettent rapidement en relation avec une équipe de
scientifique qui prévoyait de tenter de détecter le CMB selon les prédictions des théoriciens, et l’ampleur
de leur découverte leur apparaît.
Diapositive 5 : Après la découverte
La théorie de Gamow est donc validée, et Penzias et Wilson obtiennent une partie du Prix Nobel de
Physique de 1978. Bien évidemment, depuis lors, les scientifiques se sont démenés pour obtenir des
mesures de plus en plus précises, en envoyant différents satellites, parmi lesquels on compte COBE, WMAP
et plus récemment Plank. Les progrès de la technologie permettent aux chercheurs de se concentrer
désormais sur les fluctuations du spectre de ce rayonnement par rapport à celui qu’aurait un corps noir
parfait. En effet, mesure les fluctuations et la polarisation du rayonnement permet de restreindre les
théories de l’inflation et de nombreux modèles sur la présence de matière noire. La recherche dans ce
domaine n’est pas prête de s’arrêter.
Maxime PARRA
Support de présentation
AA1-4 Histoire de l’astronomie