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Extrait de livre: ‘The Disordered Cosmos’

En physique théorique, comme dans toutes les entreprises humaines, l’identité est importante.

Et la physique peut être un endroit hostile pour ceux qui ne correspondent pas au modèle traditionnel d’un physicien. Cette réalité est inséparable du domaine lui-même, affirme la physicienne théorique Chanda Prescod-Weinstein dans son nouveau livre, « Le cosmos désordonné: un voyage dans la matière sombre, l’espace-temps et les rêves différés« (Bold Type Books, 2021).

Le livre aborde tout, de la plus petite des particules au plus grand des systèmes oppressifs dans une exploration radicale de la nature complexe de l’astrophysique.

(Lire une interview avec Chanda Prescod-Weinstein à propos du livre.)

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Chapitre 4: La plus grande image qui soit

Quand les gens me demandent ce que je fais, je dis que je suis un cosmologiste des particules. Je leur dis: «J’utilise les mathématiques pour comprendre l’histoire de l’espace-temps». C’est mon travail de renseigner les détails sur les événements importants de la chronologie cosmologique – en d’autres termes, de raconter une histoire cosmologique en utilisant les mathématiques. J’ai du travail à faire parce que nous n’avons toujours pas une bonne idée de la façon dont l’histoire commence, bien que comme je l’ai décrit dans «Au commencement», nous avons rempli une grande partie de la chronologie entre ce temps et maintenant. Ce que j’aime dans ce travail, c’est que c’est la plus grande image qui soit: l’espace-temps et son (dés) contenu. C’est aussi comme être le gardien d’une impulsion profondément humaine. Pour emprunter un mot aux communautés autochtones dont mes ancêtres noirs sont probablement originaires, je suis un griot de l’univers – un conteur. Et bien que je sois la première femme noire à occuper un poste de professeur titulaire en cosmologie théorique, je ne suis certainement pas la première femme noire à être une griot de l’univers.

Chanda Prescod-Weinstein

(Crédit d’image: Chanda Prescod-Weinstein)

En effet, chaque communauté, y compris celles de mes ancêtres africains, a une cosmologie. Ma façon d’étudier l’univers – à travers les cadres analytiques que j’ai pour la plupart hérités des impérialistes et des colons euro-américains qui ont enlevé mes ancêtres d’Afrique et les ont asservis – n’est pas la seule. Ce n’est pas la cosmologie de mes ancêtres maternels. Ce n’est pas non plus tout à fait la cosmologie de mes ancêtres paternels. Bien que mon père soit blanc dans la plupart des contextes mondiaux, il est aussi un juif ashkénaze d’origine est-européenne – le genre de personnes qui viennent du shtetl, du village, et non des villes d’Europe occidentale comme Einstein. Leur cosmologie est la Genèse Biblique, pas la relativité générale dans laquelle j’ai grandi pour devenir un expert. La cosmologie est une impulsion profondément humaine – nous avons toujours voulu avoir une idée d’où nous venons et pourquoi nous sommes ici. Il se trouve qu’en raison de l’endroit où j’ai grandi et de mes goûts personnels, j’étudie une perspective particulière à ce sujet, et ici j’espère esquisser cette image pour vous d’une manière qui vous aidera à ressentir une partie de mon enthousiasme pour elle. .

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La façon dont les physiciens professionnalisés comprennent la chronologie cosmique est quelque chose comme ceci: au début, il n’y avait peut-être pas de début. L’espace-temps que l’humanité appelle son univers peut en fait être une bulle d’un nombre infini de bulles, qui peuvent toutes nous être inaccessibles à l’exception de celle dans laquelle nous sommes. On ne sait pas comment nous allons le prouver, avec des preuves physiques ou d’observation , que cela est vrai ou faux. Mais actuellement, une grande partie de ma communauté professionnelle penche pour croire que c’est vrai. Peut-être qu’il n’y avait pas de réel Big Bang. Donc, au début, nous ne parlons peut-être que de notre seule bulle, et avant que cette bulle n’ait une seconde et certainement avant qu’il y ait des particules du modèle standard errant, elle a probablement subi une expansion rapide où l’espace-temps a augmenté plus vite que la vitesse de lumière – parce que comme nous comprenons actuellement les choses, l’espace-temps est le seul phénomène dans l’univers qui peut briser la limite de vitesse universelle. Cette période s’appelle l’inflation, et elle a été proposée pour la première fois par l’un de mes mentors de recherche au MIT, le merveilleux Alan Guth. Il y a beaucoup de choses que nous ne comprenons pas sur l’inflation, y compris ce qui l’a déclenchée exactement. Cela n’a pas duré très longtemps – moins d’un dixième de fraction de seconde – et une fois terminé, l’univers a continué à s’étendre, bien que beaucoup plus lentement.

Inflation est une idée vaguement contestée. Je dis vaguement parce qu’il y a une petite minorité, mais incroyablement vocale, de personnes qui peuvent tout à fait raisonnablement être classées comme des «haineux de l’inflation». Au cours des cinq dernières années en particulier, il y a eu une augmentation du nombre d’éditoriaux apparaissant dans les pages de publications respectées comme Scientific American et Nature qui remettent en question la centralité de l’inflation dans notre cosmologie standard, allant même jusqu’à dire que ce n’est pas réel. la science parce que ce n’est pas testable. Essentiellement, cet argument repose sur le fait que, bien que nous ayons généralement déterminé ce que fait l’inflation et comment elle le fait, nous ne savons toujours pas de détails sur la particule qui provoquerait l’inflation, et il est facile d’écrire différents modèles d’inflation qui accomplissent tous essentiellement la même chose. Des accusations circulent parfois dans la presse scientifique et la blogosphère sur le fait que l’inflation est totalement incontestable. Je hausse toujours un peu les épaules à propos de ce genre d’objections, car si la théorie inflationniste est confrontée à de réels défis, il est également difficile d’expliquer les données d’observation sans elles. C’est notre meilleur modèle possible et ce seul fait signifie qu’il mérite une fouille continue et une expérimentation théorique. Comme mon autre conseiller du MIT – le physicien théoricien et historien David Kaiser – dirait probablement, les preuves de l’inflation continuent également d’être solides. Mais avant de pouvoir expliquer les preuves dont nous disposons, je dois aller plus loin dans la chronologie.

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Chaque physicien et astronome, quel que soit son domaine, connaît les bases de l’inflation, c’est-à-dire que l’espace-temps s’est rapidement développé. Ce qui n’est pas largement discuté, c’est ce qui se passe après la fin de l’ère inflationniste – moins d’une infime fraction de seconde après la création de notre espace-temps. Actuellement, il semble probable que l’inflaton, le champ de particules qui entraîne l’inflation, a transféré les restes de son énergie à d’autres particules, et ces particules se sont multipliées en nombre. Nous savons également que l’inflation aurait dû refroidir considérablement l’univers. Nous savons aussi, cette fois, à partir de données expérimentales et d’observation réelles, que pour que le reste de la formation de la structure – galaxies, étoiles, nous – se produise, l’univers devait se réchauffer. Mais on ne sait pas comment. Cette question a été l’un des deux principaux moteurs de mes recherches au cours des dernières années: comment réchauffer un banquet cosmique phénoménal après que l’inflation l’ait gelé – sans aller trop loin? Il s’agit d’une question d’intérêt général pour les cosmologistes, ainsi que pour les personnes travaillant sur des questions techniques en théorie quantique des champs dans des espaces-temps courbes (physique des particules à l’interface avec la gravité). Je tombe dans les deux catégories, donc c’est amusant pour moi.

Cet article a été adapté de The Disordered Cosmos: A Journey into Dark Matter, Spacetime, and Dreams Deferred par Chanda Prescod-Weinstein. Copyright © 2021. Disponible sur Livres en caractères gras, une empreinte de Perseus Books, LLC, une filiale de Hachette Book Group, Inc.

Vous pouvez acheter « The Disordered Cosmos » sur Amazone ou Bookshop.org.

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