Physique Quantique et Cosmologie
Lieu : Institut de Science et d’Ingénierie Supramoléculaires (ISIS), Strasbourg
Date : Lundi 21 Octobre 2024, 14:00 – 17:00
Description
La physique quantique étudie les phénomènes à l’échelle microscopique, où les particules peuvent exister dans plusieurs états simultanément (superposition) et être instantanément connectées (intrication) malgré la distance. La cosmologie, quant à elle, explore la structure de l’univers à grande échelle, depuis le Big Bang jusqu’à son expansion actuelle. Par un curieux hasard, la physique quantique et la cosmologie naissent quasiment en même temps, dans les premières décennies du siècle dernier, avec la découverte de la structure de l’atome et l’observation de l’expansion de l’univers.
Mais quelles sont les relations entre ces deux théories, en apparence aussi disparates ? Peut-on construire une cosmologie quantique, alors qu’on ne possède pas encore une théorie quantique de la gravitation ? Et comment se sont-elles influencées lors de leurs premiers développements ?
Nos deux orateurs, Dominique LAMBERT et Patrick PETER, spécialistes respectivement en histoire des sciences et en relativité générale et cosmologie, apporteront leurs éclairages sur ces questions aussi subtiles que passionnantes.
La théorie quantique : une source d’inspiration de la cosmologie de Georges Lemaître (D. LAMBERT)
Nous montrons que l’hypothèse de l’atome primitif de Lemaître repose historiquement sur une série d’intuitions venant de la théorie quantique. Nous nous poserons la question de savoir si de telles intuitions peuvent avoir encore une pertinence aujourd’hui pour penser la cosmologie quantique.
Mécanique quantique et cosmologie ou cosmologie quantique ? (P. PETER)
La mécanique quantique est utilisée en cosmologie pour calculer et prédire les fluctuations primordiales dont sont issues les grandes structures l’univers (galaxies, amas,…). L’idée consiste à dire que pour quelque raison que ce soit (inflation, rebond ou autre), la matière se trouve à un moment dans un état de vide quantique, l’expansion subséquente créant des « particules » à la Schwinger, qu’on interprète comme des perturbations de densité initiant une instabilité gravitationnelle. Dans tous ces modèles, on considère que l’univers lui-même subit une expansion régie par la relativité générale, une théorie classique donc, ou que, pour le moins, l’état quantique de l’univers est suffisamment proche d’un état classique. Mais que se passe-t-il si on « prend au sérieux » l’aspect quantique global ? Des états quantiques représentant des univers différent peuvent interférer, ce qui peut avoir des conséquences mesurables.