Etude d'un modèle d'Univers à courbure négative par une paramétrisation du facteur d'échelle et du temps sous forme de fonctions hyperboliques.
Mot(s) clés libre(s) : hyperbolique, univers, courbure, Friedmann

La cosmologie occupe dans les sciences observationnelles une place particulière. Elle se trouve en effet à la frontière entre physique fondamentale et astrophysique aussi bien par les questions auxquelles elle essaie de répondre que par son mode de relation entre théorie et observations. Les grandes questions sur la géométrie de l'univers, son histoire, son contenu ou sa dynamique ont été posées dés le début du vingtième siècle juste après la mise au point de la relativité générale comme théorie de la gravitation. L'histoire de la cosmologie est pavée depuis près d'un siècle par des prédictions très précises et souvent basées sur des considérations de physique fondamentale ou la philosophie n'était pas absente (si on pense en particulier à l'origine de l'inertie et au principe de Mach). Certaines de ses prédictions allaient même à l'encontre des premières observations comme le “principe cosmologique ” supposant que l'univers est homogène a grande échelle. Il est frappant que beaucoup de ces prédictions, qui étaient pour certaines très difficile à tester, soient en passe d'être vérifiées. L'astrophysique, comme les sciences de la Terre, se heurte à une difficulté essentielle : la physico-chimie des objets étudiés est en général complexe et les prédictions liées à un modèle particulier ne peuvent être testées qu'avec une précision médiocre liée aux limitations évidentes de ces modèles eux même. Par contre en cosmologie, certaines prédictions peuvent être mesurées avec une précision qui les rapproche plus des expériences de physique fondamentale. L'exemple le plus spectaculaire est certainement le caractère “ Planckien ” du rayonnement cosmologique découvert par Penzias et Wilson et vérifié par le satellite COBE. L'histoire de cette prédiction née dans les années 40 de déductions hardies basées sur la physique nucléaire et finalement vérifiée dans les années 90 est un des meilleurs exemples. Il n'est pas le seul ; l'histoire de la constante cosmologique, celle de la matière noire ou surtout de la géométrie de l'Univers sont tout aussi passionnantes. Le caractère Euclidien ou non de la géométrie de notre univers est une de ces questions qu'il est difficile d'attacher à une seule discipline. Elle vient dans les dernières années d'entrer de plein pied dans la science expérimentale. Les moyens observationnels spatiaux liés à des progrès technologiques très pointus sur les détecteurs ont permis une part importante de ces vérifications spectaculaires. On retracera leur histoire durant le vingtième siècle.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, cosmologie, courbure, étoile, expansion de l'univers, fond diffus cosmologique, galaxie, géométrie de l'univers, matière noire, modèle cosmologique, observation de l'espace, principe cosmologique, rayonnement électromagnétique, relativité g

Un regard sur le futur : pouvons-nous comprendre l'infiniment grand à partir de l'infiniment petit ? Les dernières décennies du siècle ont été témoin de progrès extraordinaires dans notre compréhension des constituants ultimes de la matière et des forces qui agissent sur eux. Grâce à l'effort de nombreux scientifiques, nous sommes parvenus à élaborer une « théorie standard » qui décrit et explique tous les phénomènes ainsi observés au coeur du monde des particules élémentaires. Avec la théorie standard, nous pouvons retracer l'histoire de l'Univers en remontant dans le temps, jusqu'à quelques fractions de milliards de secondes après le Big Bang, à un moment où la température de l'Univers s'élevait à un million de milliards de degrés centigrade. A cette époque le plasma primordial qui constituait l'Univers était peuplé de particules que nous ne pouvons produire aujourd'hui seulement dans les accélérateurs de particules les plus puissants en Europe et aux USA. L'évolution de l'Univers a été profondément affectée par les phénomènes qui se déroulèrent alors, et même avant. Ainsi la compréhension des constituants fondamentaux et de leurs interactions est cruciale pour saisir la distribution sur une grande échelle des galaxies, la matière et l'énergie qui le composent, et sa destinée finale. Malgré les progrès, des éléments importants de la microphysique sont encore à l'Etat d'hypothèse. L'existence et les propriétés du « boson de Higgs » ou la nature de la « matière noire » qui constitue l'essentiel de la masse de l'Univers devront être éclaircis par le LHC (Large Hadron Collider), une machine révolutionnaire qui mènera l'Europe à la frontière des hautes énergies. Le LHC est actuellement en construction au CERN (conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) à Genève, dans le cadre d'une collaboration internationale, et devrait entrer en activité en 2007. Le LHC et les machines qui succèderont éclaireront plusieurs aspects fondamentaux de notre monde, comme l'existence de dimensions additionnelles à l'espace et aux temps et permettront la synthèse de la Mécanique Quantique et de la Relativité Générale, le problème théorique le plus profond de notre époque.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, Big Bang, boson de Higgs, collisionneur, cosmologie, courbure spatiale, gravité quantique, infiniment petit, interaction fondamentale, matière noire, modèle standard, particule élémentaire, physique des particules, quark, structure atomique

C'est quoi la gravité ? : une conférence de Marc Magro, Maître de Conférences à l'ENS Lyon, présentée dans le cadre des conférences de Formaterre 2006 (INRP, ENS Lyon).
Mot(s) clés libre(s) : gravité, masse inertielle, masse gravitationnelle, relativité, relativité restreinte, relativité générale, espace-temps, courbure de l'espace-temps, transformations de Lorentz, transformations de Galilée, mécanique classique, ether, mécanique Newtonienne, gravité quantique, théorie des cordes, simultanéité, géométrie euclidienne

La théorie de la relativité générale, les modèles de trous noirs et les solutions cosmologiques de type " big-bang " qui en découlent, décrivent des espace-temps courbés par la gravitation, sans toutefois trancher sur certaines questions fondamentales quant à la nature de l'espace. Quelle est sa structure géométrique à grande et à petite échelle ? Est-il continu ou discontinu, fini ou infini, possède-t-il des " trous " ou des " poignées ", contient-il un seul feuillet ou plusieurs, est-il " lisse " ou " chiffonné " ? Des approches récentes et encore spéculatives, comme la gravité quantique, les théories multidimensionnelles et la topologie cosmique, ouvrent des perspectives inédites sur ces questions. Je détaillerai deux aspects particuliers de cette recherche. Le premier sera consacré aux trous noirs. Astres dont l'attraction est si intense que rien ne peut s'en échapper, les trous noirs sont le triomphe ultime de la gravitation sur la matière et sur la lumière. Je décrirai les distorsions spatio-temporelles engendrées par les trous noirs et leurs propriétés exotiques : extraction d'énergie, évaporation quantique, singularités, trous blancs et trous de ver, destin de la matière qui s'y engouffre, sites astronomiques où l'on pense les avoir débusqués. Le second aspect décrira les recherches récentes en topologie cosmique, où l'espace " chiffonné ", fini mais de topologie multiconnexe, donne l'illusion d'un espace déplié plus vaste, peuplé d'un grand nombre de galaxies fantômes. L'univers observable acquiert ainsi la forme d'un " cristal " dont seule une maille correspond à l'espace réel, les autres mailles étant des répliques distordues emplies de sources fantômes.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, cosmologie, courbure, espace, espace courbe, espace riemannien, espace-temps, forme de l'espace, géométrie différentielle, géométrie euclidienne, géométrie multidimensionnelle, gravitation, physique quantique, relativité générale, topologie

Une conférence de Roland Lehoucq, astrophysicien au service d'astrophysique du CEA de Saclay. Un voyage aux frontières de la cosmologie, de la géométrie, de la topologie, de l'astrophysique... En route pour la topologie cosmique !
Mot(s) clés libre(s) : cosmologie, topologie, topologie cosmique, astrophysique, forme de l'univers, infini, géométrie, géométrie sphérique, géométrie euclidienne, géométrie hyperbolique, espace de Poincaré, dodécaèdre, fond diffus cosmologique, modèle de concordance, courbure de l'univers, rayonnement cosmologique, expansion, univers en expansion, satellite COBE, WMAP, cercles corrélés, isotropie de l'univers, rayonnement infra-rouge, espaces multiconnexes

Simulations du mouvement de la lune, courbure de la trajectoire
Mot(s) clés libre(s) : Lune, Terre, mouvement, courbure

Une conférence de Marc Lachièze-Rey, Astrophysicien au DAPNIA, CEA de Saclay. Découvrez l'histoire de notre compréhension de l'infini de l'Antiquité grecque à nos jours. Que sait la science à ce sujet aujourd'hui ? Connaît-on la courbure de l'univers ? Que dit la théorie des cordes ? Autant de questions auxquelles l'orateur s'est efforcé de répondre de manière accessible.
Mot(s) clés libre(s) : infini, courbure de l'espace-temps, théorie des cordes, expansion de l'univers, nébuleuse, relativité

Qui n'a pas été émerveillé par des bulles de savon ? A partir de quelques expériences simples et d'un peu de curiosité, nous allons nous plonger dans le monde des films de savon pour ressortir avec des surfaces minimales... après passage dans le monde mathématique. L'objectif sera de partir des questions naturelles qui se posent en regardant ces film de savon et de décrire la démarche (idéalisée) du mathématicien pour en tirer des questions mathématiques. Nous ne pourrons nous empêcher de décrire quelques outils nécessaires à leur résolution même si cela ne veut (et ne doit) pas être le sujet essentiel de l'exposé. Cet exposé se veut la forme épurée d'expériences multiples pratiquées en collège et lycée puisque les expérimentations sont tirées du projet "MathALyon", série de manipulations mathématiques qui s'installent dans les classes de collège et lycée accompagnées de chercheurs. Nous partirons donc de questions que des collégiens et lycéens peuvent (doivent ?) se poser en faisant ces expériences. Nous tenterons de montrer comment les accompagner pour "mathématiser" ces interrogations. Nous irons sans doute un tout petit peu plus loin qu'avec les élèves puisque nous aurons un peu plus de temps....
Mot(s) clés libre(s) : courbures, Films de savon, géométrie., point de Steiner, réseau de Steiner, surfaces minimales

Conférence du 1er juillet 2000 par Thibault Damour. La Théorie de la Relativité Générale, due à Einstein (1915), est une des théories fondamentales de la physique du vingtième siècle. On exposera les concepts de base de cette théorie : la conception de l'espace-temps comme une quantité dynamique, qui peut être "courbée" par la présence de matière ; et l'identification de cette "courbure" à la gravitation. On passera en revue ses vérifications expérimentales. Toutes les données expérimentales présentées confirment, avec un haut niveau de précision, la validité de cette théorie. Enfin, on évoquera le fait que les développements actuels de la physique fondamentale (problème d'une description unifiée dans le cadre de la théorie quantique confirment le rôle clef que joue la Relativité Générale dans la description de la réalité.
Mot(s) clés libre(s) : courbure de l'espace, Einstein, espace-temps élastique, expansion de l'Univers, masse-énergie, ondes gravitationnelles, relativité générale, théorie des cordes, théorie relativiste de la gravitation, trous noirs