Nucléosynthèse. La genèse des éléments.

Nucléosynthèse.
La genèse des éléments.
Etienne Parizot
Université Paris Diderot / APC
DEPAES / Université Ouverte / Paris Diderot / 2009 – 2010
Cycle “Structuration et évolution dans l’univers”

Résumé des épisodes précédents...

Épisode 1
•L’univers a une histoire !
Il y a non seulement des événements, des phénomènes, une histoire dans le
cosmos, mais aussi une histoire du cosmos
•Le cosmos relève de la Physique
“La Lune est terreuse” (Galilée), Newton et la gravitation,
spectroscopie et éléments chimiques...
•La matière a une histoire
Le tabou de la transmutation est levé par la découverte du monde
sub-atomique...
•Le passé de l’univers est chaud et dense → énergies nucléaires
Quelques secondes après t = 0, les noyaux sont dissociés → les nucléons
sont libres : point de départ de la nucléosynthèse...
→ le cadre espace-temps-matière des phénomènes physiques est lui-même
un “méta-phénomène”, décrit au sein d’un cadre théorique qui le transcende
atomes / énergie chimique vs. noyaux / énergie nucléaire...

Épisode 2
•Équilibre proton-neutron cesse quand la température vaut
~0.085 MeV, à t = 1,5 seconde (ensuite, les neutrons
décroissent sur une échelle de temps de ~10 minutes...)
p
n
e-
νe
•Quand la température devient suffisamment faible, le deutérium
n’est plus détruit, et la nucléosynthèse commence (par fusion de
nucléons)
+
=
+
=
+
+
nucléosynthèse primordiale

Arithmétique nucléaire...
•Mais la nucléosynthèse primordiale avorte très vite : expansion,
refroidissement (température “sub-nucléaire”), et instabilité des
noyaux à 5 nucléons et des noyaux à 8 nucléons !
1H2H3He 4He 7Li
•Les abondances dépendent d’un seul paramètre libre (tout le
reste se calcule à partir des lois physiques fondamentales) : le
rapport du nombre de baryons sur le nombre de photons
•La mesure des abondances cosmiques des différents éléments
permet de “mesurer” ce rapport : ~5 10-10.
(lié au léger excès de matière par rapport à l’antimatière)
Il sera déduit un jour des lois fondamentales par la théorie de la baryogenèse...