S’il est possible d’imaginer la forme d’une galaxie ou d’un amas de galaxies, celle de l’Univers nous reste difficilement accessible.

Mentalement limité à un espace à 3 dimensions, nous aimerions penser que l’Univers l’est aussi. Pourtant, nous n’avons aucune raison de croire que l’Univers est ainsi fait que les anciens n’en avaient de croire que la Terre était plate.

Mais que voyons nous ? Qu’imaginons nous aujourd’hui ?

Vu de la Terre et à grande échelle, l’Univers nous apparaît plutôt homogène, la matière est partout la même et semble répartie relativement uniformément dans toutes les directions.

On notera cependant que l’Univers n’est pas parfaitement homogène mais structuré en amas et en filaments de matière - il faut distinguer la vision moyenne, de la vision localisée (voir ciel et espace mai 2007 page 30).

Pour les scientifiques, la forme générale de l’Univers dépend de la quantité de matière qu’il contient.

En effet, depuis que nous savons qu’il est en expansion, on peut affirmer que ce vaste monde est tiraillé en permanence entre deux tendances:

L’expansion et la gravitation.

La première éloigne les astres les uns des autres et la seconde fait qu’ils s’attirent mutuellement et se rapprochent.

Il existe un point d’exacte équilibre entre expansion et gravitation : la densité critique (correspond à la densité de 3 atomes d’hydrogène dans un mêtre cube).

Mais alors, quelles sont les formes possibles :

Si l’Univers se stabilisait sur cette densité critique, sa taille se fixerait, c’est le scénario de l’Univers “plat”… à géométrie “euclidienne”. 
 

Si la densité de matière se maintenait inférieure à la densité critique, l’expansion l’emporterait sur l’attraction gravitationnelle et l’Univers gonflerait indéfiniment. C’est le scénario de l’Univers à courbure négative, c’est le scénario de l’Univers “ouvert”… à géométrie “hyperbolique”.

Existe aussi le scénario de l’Univers “fermé” à géométrie “sphérique”. Elle suppose qu’après une courte stabilisation, la gravitation l’emporterait sur l’expansion, que l’Univers se refermerait sur lui-même pour finalement se réduire à une singularité par un Big Crunch…

En espérant que ces quelques lignes vous aide à comprendre à quoi pourrait ressembler l’Univers… 

Qu’on se le dise, la formule « vue au microscope » n’est qu’une expression… car à l’échelle microscopique, on ne voit plus grand-chose.

Ce que l’on voit en réalité, ce sont des traces d’énergie provenant du passage de cette matière. Pour plus de précisions pratiques, je vous encourage à aller découvrir mes liens.

Depuis la fin du 19e siècle, à l’échelle « humaine », on décrit la matière par des molécules, elles mêmes composées d’un ensemble d’atomes (10^{-10 m}). Ces atomes furent référencés et ordonnés par Mendeleïev en 1869 suivant leur masse atomique et leurs propriétés chimiques. En effet, les atomes d’une même colonne ont les mêmes propriétés chimiques. Ce qui fut le génie de Mendeleïev, c’est qu’il laissa dans son tableau des emplacements qui furent comblés beaucoup plus tard… comme le Gallium, le Germanium et le Scandium.

Pour télécharger un superbe tableau périodique, cliquez ici. S’il ne fonctionne pas, copiez collez ce lien dans la fenêtre de votre navigateur : http://download.sfrs.fr/media-1/sfrs/download/sciencegouv/Tableau_mendeleiev_2006.zip

Ces atomes sont de plus composés d’un noyau (10^{-15 m}) et d’un nuage électronique : le noyau est composé de nucléons appelés protons et neutrons, et le nuage électronique est composé d’électrons répartis sur des niveaux d’énergie où s’entremêlent couches et sous couches électroniques (voir liens).

Mais doit-on s’arrêter là…

Depuis les années 1960, un modèle standard a fait son apparition. On y apprend que protons et neutrons ne sont pas des particules élémentaires. Eh oui, à plus haute énergie, on trouve autre chose.

Mais avant tout, une information importante doit vous être communiquée : les particules élémentaires décrites par ce modèle standard sont sans dimension et sans structure interne connue à ce jour. Elles sont caractérisées par leur masse, leur charge électrique et leur spin (propriété qui confère aux particules une sorte de polarité magnétique).

Les particules de spin entier sont appelées « bosons », et celles de spin demi-entier sont appelées « fermions ».

En voici un petit tableau :

Si ces particules restent entre elles s’est à l’aide des 4 interactions citées dans le tableau.

Le graviton reste encore aujourd’hui introuvable… encore une fois la preuve que la physique des particules est loin d’avoir révélé tous ces secrets…

Pour plus de précisions, n’hésitez pas à parcourir les liens de ce blog.

Remarque : l’antimatière… à toute particule élémentaire existe une antimatière de charge opposée. Elle n’existe pas dans l’univers, juste dans les laboratoires…un déséquilibre encore inexpliqué en serait responsable…

La prochaine fois, nous parlerons d’énergie… sauf flash info… mais avant tout je vous souhaite un bon Noël !