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Des physiciens américains ont annoncé lundi avoir détecté les toutes premières secousses du Big Bang, confortant ainsi cette théorie de la naissance de l'univers il y a près de 14 milliards d'années, une avancée majeure en physique.
Cette première détection de ces ondes gravitationnelles primordiales, prévues dans la théorie de la relativité d'Albert Einstein, confirme l'expansion extrêmement rapide et violente de l'univers dans la première fraction de seconde de son existence, une phase appelée l'inflation cosmique. Cette théorie a été avancée initialement en 1979 par le physicien américain Alan Guth.
Véritable percée scientifique, ce résultat est le fruit d'observations du fond diffus cosmologique - un faible rayonnement laissé par le Big Bang - réalisées grâce au télescope BICEP2 au pôle Sud.
«C'est l'endroit sur Terre le plus proche de l'espace où le ciel est le plus sec, le plus clair et le plus stable», expliquent les auteurs de l'étude. «C'est idéal pour observer les micro-ondes diffuses provenant du Big Bang».
La détection de ce signal est «l'un des objectifs les plus importants en cosmologie aujourd'hui et résulte d'un énorme travail mené par un grand nombre de chercheurs», a souligné John Kovac, professeur d'astronomie et de physique au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, responsable de l'équipe de recherche BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization), qui a fait cette découverte.
«C'est comme chercher une aiguille dans une botte de foin mais à la place nous avons découvert un pied-de-biche», a dit le physicien Clem Pryke de l'université du Minnesota, co-leader de l'équipe.
Pour le physicien théoricien Avi Loeb, de l'Université de Harvard, cette avancée apporte «un nouvel éclairage sur certaines des questions les plus fondamentales à savoir pourquoi nous existons et comment a commencé l'univers».
«Non seulement ces résultats sont la preuve irréfutable de l'inflation cosmique mais ils nous informent aussi du moment de cette expansion rapide de l'univers et de la puissance de ce phénomène», explique-t-il.
Les données recueillies «confirment aussi la relation profonde entre la mécanique quantique et la théorie de la relativité générale», soulignent ces astrophysiciens. La physique quantique décrit des phénomènes à l'échelle atomique que la relativité générale ne peut expliquer.
«Remarquable et enthousiasmant»
En se déplaçant, les ondes gravitationnelles compressent l'espace ce qui produit une signature très distincte dans le fond cosmologique. Comme les ondes lumineuses, elles sont polarisées, une propriété décrivant l'orientation de leurs oscillations.
«Notre équipe a cherché un type particulier de polarisation ....propre à la lumière ancienne», dans la traque des ondes gravitationnelles cosmiques, précise Jamie Bock, du California Institute of Technology en Californie, un des co-auteurs de ces travaux.
«Cette caractéristique d'une polarisation «en tourbillon» est la signature unique des ondes gravitationnelles...et c'est la première image directe de ces ondes à travers le ciel primordial», souligne Chao-Lin Kuo, un physicien de Stanford, et autre membre de l'équipe de recherche.
Pour Tom LeCompte, un physicien spécialiste des hautes énergies au Cern et au Laboratoire National Argone près de Chicago, qui n'a pas participé à ces travaux, cette percée «est la plus grande annonce en physique depuis des années».
«Cela peut potentiellement donner le prix Nobel» à leurs auteurs, a-t-il dit à l'AFP comparant cette avancée à la découverte du Boson de Higgs en 2012, la clef de voûte de la théorie du Modèle standard, la particule élémentaire qui donne leur masse à nombre d'autres particules.
Cette détection directe des ondes gravitationnelles est «remarquable et enthousiasmante» dans le mesure où elle permet de voir ce qui s'est passé «le premier instant après le Big Bang», a-t-il poursuivi.
«Cela va au-delà de ce que nous essayons de faire avec le Grand collisionneur de hadrons (en Suisse) pour voir comment se comportait l'univers à ses tout débuts (...) Cela permet de regarder encore plus loin dans le temps».
