La vie d’une gouttelette, depuis le Big Bang

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La vie d’une gouttelette, depuis le Big Bang

La vie d’une gouttelette, depuis le Big Bang. Partie 1 : l’origine de l’eau dans l’Univers.

Feature Image By Lucianomendez (Own work) [CC BY-SA 3.0 or GFDL], via Wikimedia Commons

Voyager dans l’espace et le temps jusqu’aux confins de l’Univers, cela prendrait une éternité. Afin de comprendre en profondeur l’origine de l’eau sur Terre, cette histoire a été découpée en trois parties dont voici la première.

 

[Attention, nous tenons à préciser que nous allons devoir faire des raccourcis monstrueux pour nous contenir à l’essentiel mais nous vous invitons vivement à creuser le sujet. Nous allons, ici, poser les bases, les premières briques qui vous permettront de comprendre cette histoire.] « Lecture »

I – l’Univers, une noisette qui a bien grossi

La molécule d’eau se compose d’un atome d’oxygène pour deux atomes d’hydrogène. Néanmoins, au commencement, il n’y avait rien. Avant de comprendre d’où vient l’eau sur Terre, il faut s’intéresser à l’apparition de l’eau dans l’Univers.

Cette histoire débute il y a environ 13,7 milliards d’années. L’expansion de notre univers débute, c’est le Big Bang. Tout n’est alors qu’énergie et l’Univers est à l’époque tout petit. Les forces qui gouvernent notre monde (force gravitationnelle, forces d’interaction faible et forte, force électromagnétique) n’existent pas encore et notre univers est gouverné par une ‘superforce’ nommée la supergravité. Les éléments chimiques que nous connaissons aujourd’hui n’existent pas non plus. Cette période est connue sous le nom d’Univers primordial. La température est telle que l’Univers n’est qu’une « soupe » de matière. L’Univers est alors constitué uniquement de particules élémentaires : photons, quarks, neutrinos, leptons (incluant les électrons) et les antiparticules associées. Pour faire simple, si l’on considère que l’Univers est une boîte de Lego, ce sont les « briques » les plus petites que vous trouverez dans l’Univers.

1 – Apparition des forces élémentaires

À 10-43 s après le Big Bang (une fraction de fraction de fraction de seconde), la force de gravité se sépare de la Supergravité. La résultante est une force électronucléaire qui englobe forces nucléaires faible et forte et la force électromagnétique.  A 10-35 s, la force d’interaction nucléaire forte s’individualise à son tour laissant de côté l’interaction électrofaible. A 10-11 s, la force nucléaire faible se sépare de l’interaction électromagnétique. Les quatre interactions élémentaires qui régissent notre actuel univers sont nées : interactions gravitationnelle, électromagnétique, nucléaire forte et faible.

Pour une puissance de 10 élevé à un entier positif (ex: 102; 105), il suffit de multiplier 1 par 10 n fois (où  correspond à l’exposant) : 10= 1 x 10 x 10 = 100.

Pour une puissance de 10 élevé à un entier négatif (ex: 10-3; 10-4), au lieu de multiplier, on divise : 10-3 = 1 / 10 /10 / 10 = 0,001.

Cela vous laisse imaginer que 10-43 s est un nombre très petit et inférieur à 1 seconde.

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2 – Rôle des différentes forces

Pourquoi aborder ces histoires de force ? Chacune tient un rôle essentiel et bien spécifique.

Le force d’interaction électromagnétique agit sur les particules chargées électriquement : imaginez les deux faces d’un aimant, les particules de charge différente s’attirent (ex: électron et proton), les autres se repoussent (deux protons se repoussent et deux electrons se repoussent également). Le noyau des atomes contient des protons (donc de même charge et positive) qui devraient alors se repousser et entraîner l’éclatement du noyau. Pourtant, cela n’arrive pas. La force nucléaire forte est responsable de la stabilité des noyaux. L’interaction nucléaire faible, quant à elle, est responsable de phénomènes comme certaines désintégrations radioactives ou la fusion nucléaire (à l’origine de la formation d’éléments chimiques plus lourds que l’hydrogène, l’élément le plus léger). Enfin, la force gravitationnelle est à l’origine de l’attraction d’objet de masse très élevée (ex: deux planètes).

Dans le prochain article, vous comprendrez pourquoi il était essentiel d’aborder ces notions (bien que complexes).

Une petite vidéo qui résume ces histoires de forces.

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Ce que vous devez retenir – Le take home message

THM – Le côté obscure / The dark side of the force

1. Quels atomes composent la molécule d’eau ? En quelle quantité ?

Which atoms do compose the water molecule? In which quantity?

 
 
 
 
 

2. Si je mets en contact un électron avec un proton ou un autre électron, que se passe-t-il?

If one electron and another electron or a proton collide, what do happen?

 
 
 
 
 

3. Quelle force intervient dans la radioactivité, phénomène nécessaire à l’apparition de nouveaux atomes ?

Which force does take action in the radioactive decay and that is essential for new atoms to appear?

 
 
 
 

4. Combien il y a-t-il de forces élémentaires ?

How many elementary forces do exist?

 
 
 

Question 1 sur 4

Pour aller un peu plus loin et si vous voulez travailler votre anglais.

Je vous conseille cette petite série de vidéo. Les vidéos sont en anglais mais les sous-titres français sont disponibles.

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  1. Histoire du Big Bang: La Saga du Big Bang.
    http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosbig/decouv/decouv.htm
  2. Siegel, E. 2013. Science Blogs: What is the Big Bang all about?
    http://scienceblogs.com/startswithabang/2013/06/12/what-is-the-big-bang-all-about/
  3. Siegel, E. 2016. Science Blogs: What Is The Strongest Force In The Universe? (Synopsis)
    http://scienceblogs.com/startswithabang/2016/04/26/what-is-the-strongest-force-in-the-universe-synopsis/
  4. Weinberg, S. 1993. The first 3 minutes. – Flamingo.
  5. Feature Image By Lucianomendez (Own work) [<a href= »http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0″>CC BY-SA 3.0</a> or <a href= »http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html »>GFDL</a>], <a href= »https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AUpsilonAndromedae_D_moons.jpg »>via Wikimedia Commons</a>

Les auteurs de l’article.

Pierre
Pierre Doctorant - CEO Ocean Fact
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Aurélien (2nd auteur)
Aurélien (2nd auteur)Master en biologie marine
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By |2017-07-29T15:17:38+00:00juin 2nd, 2016|Le coin science, Pierre Olivier vous écrit|0 Comments

About the Author:

Thésard en biologie/écologie marine avec un intérêt certain pour les réseaux trophiques.

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