1°S3 H.A.M.M.
TPE 2014
Un peu d'histoire...
Depuis le début du XXème siècle et même quelques décennies auparavant, les découvertes et théories émises sur l'Univers et son expansion ont révolutionné le monde scientifique. Nous allons vous présenter les plus importantes et les plus intéressantes quant à l'amélioration de notre compréhension de l'Univers.
1- Relativité générale et théorie du Big Bang
Dans les années 1920 : Naissance du modèle cosmologique du Big Bang par Albert Einstein et sa théorie de la relativité.
A la même époque : Friedmann et Lemaître trouvent des solutions aux équations de la relativité et impliquent un Univers en expansion.
En 1929 : Edwin Hubble prouve l'expansion de l'Univers. Il valide ainsi le modèle de Lemaître et les calculs de Friedmann.
Ensuite, en 1948 : Fred Hoyle, cosmologiste britannique invente le terme "Big Bang" pour tourner en dérision cette théorie. Il est le premier grand détracteur du "Big Bang".
Dans la même année, George Gamow (physicien américain d'origine russe) explique la création de l'hydrogène et de l'hélium par le Big Bang et prédit l'existence du rayonnement fossile.
En 1964 : Arno Penzias et Robert Wilson travaillent pour Bell Labs, un laboratoire de recherche, quand ils détectent un "bruit curieux". Mais, les deux chercheurs ne trouvent pas la solution.
1965 : Après des mois de recherche, les deux hommes ont découvert le rayonnement fossile, confirmant ainsi la théorie du Big Bang. La théorie de l'Univers statique promulguée par Einstein est alors mise aux oubliettes.
En 1978, les deux physiciens sont récompensés par le prix Nobel de physique.
En 1989 : lancement du satellite COBE
En 1990 : lancement du satellite Hubble ayant pour but de faire des observations dans les domaines du visible, des ultraviolets et des infrarouges.
EN 2001 : lancement du satellite WMAP
Le lancement de ces deux satellites a permi une progression dans la connaissance du rayonnement fossile.
Aujourd'hui : En 2013, Les observations se font de plus en plus précises avec la découverte récente du Boson de Higgs, le satellite Planck qui nous a livrée la carte la plus détaillée jamais obtenue du rayonnement fossile de l'Univers, et d'autres projets encore qui contribuent à des avancées scientifiques certaines.
2- La matière noire et l'énergie noire
En 1932, Fritz Zwicky évoque pour la première fois l'existence d'une matière capable d'être une source de gravitation expliquant ainsi l'énigme de la vitesse de rotation des galaxies. Mais le nom de "matière noire" n'est pas encore évoqué.
En 1980, le physicien Alan Guth est le premier scientifique qui évoque une énergie associée au vide : l'énergie noire
Fritz Zwicky
En 1983, l'israélien Mordehai Milgrom propose une nouvelle théorie : les MOND, afin de pouvoir expliquer l'existence de cette mystérieuse matière noire.
Il remet ainsi en cause les théories de Newton. Cette théorie de Milgrom reste une des plus explorées, et les scientifiques cherchent à l'inserer dans la relativité, ce qui est fait en 2004. Mais petit à petit avec la découverte de nouvelles particules, cette théorie qui avait marqué des points il y a quelques années est en train d'en perdre progressivement.
Mordehai Milgrom
En 1998, la fameuse "énergie noire" est mise en avant par deux équipes distinctes, qui ont étudié des supernovas et qui ont conclu que l'expansion de l'Univers est beaucoup plus rapide que prévu, sous la force d'une énergie inconnue, mais dont l'on connaît l'existence.
Depuis 2007, le LHC de Genève (accélerateur de particules) est en service. C'est notamment grâce à ce dernier que le boson de Higgs a enfin été obtenu. Cette merveille de techonologie permettra, on l'espère, d'envisager de nouvelles idées qui nous permettrons de résoudre les mystères de l'origine de l'Univers.
3- La mécanique quantique
L'histoire de la mécanique quantique commence à la fin du XIXème siècle, lorsque l'on cherchait a expliquer
des phénomènes allant contre les lois de la physique.
En 1900, Max Planck (qui donnera son nom au satellite) propose de considérer l'énergie comme un phénomène non continu constitué de paquets. Ce qui aboutit à l'apparition des "quanta", qu'utilisera Einstein pour expliquer l'effet "photoélectrique".
De 1925 à 1990 : Première révolution quantique. Au début de cet âge, de nombreux physiciens se mettent en tête d'éclaircir le mystère de la physique quantique.
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Tout d'abord, Louis de Broglie et Erwin Schrödinger élaborent les "fonctions d'onde" après avoir raisonné sur la base des "quanta" et s'être dit que les électrons pouvaient, eux aussi, former de petits paquets.
Ils arrivent donc à la conclusion que chaque particule peut-être sous différentes formes superposables : onde ou particule, c'est le principe de "superposition".
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Ensuite différents principes sont énoncés avec Werner Heisenberg et Wolfang Paoli qui définnisent en quelque sorte les principes de base de la physique quantique. Se basant sur ces théories là, Niels Bohr propose une théorie unique de la physique quantique.
En 1935, Einstein, accompagné de Podolsky font face à un problème de taille : la physique quantique doit être incomplète pour pouvoir fonctionner car elle est rationnellement impossible.
En 1964, des changements ont lieu : John Bell démontre que les idées d'Einstein vont à l'encontre de la théorie initiale. L'expérience proposée par Bell, qui ne sera réalisée qu'en 1982, montre finalement la justesse des théories quantiques.
De 1990 à aujourd'hui : Deuxième révolution quantique
Depuis 1990, les scientifiques cherchent à appliquer les théories de la physique quantique à notre vie quotidienne. AInsi, l'équipe de Nicolas Gisin font téléporter des photons sur les réseaux de fibre optique sur le célèbre réseau Swisscom. Ou bien encore, Peter Shor utilise la physique quantique pour montrer que l'on peut casser tous les codes de sécurité existants.
On peut donc dire que la physique quantique fait partie de notre vie quotidienne, même si ce n'est pas tous les jours qu'on cherchera à casser le code d'un coffre-fort de banque !
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