• JC Duval

Histoire des Premiers Atomes - Episode 5

L'ère du rayonnement

ou le temps de la nucléosynthèse.

 

Nous avons vu dans l'épisode 4 comment les neutrons se désintègrent en protons et comment ces derniers deviennent majoritaires. Le nombre de neutrons diminue dangereusement, et comme leur espérance de vie n'est que d'une dizaine de minutes, ils risquent fort d'être rayés du bestiaire des particules.

Pour éviter de disparaître, les neutrons cherchent donc à s'associer avec les protons. Mais les photons sont toujours assez énergétiques pour briser les liaisons nucléaires qu'ils tentent désespérément d'établir.

Quant aux liaisons entre protons, leur charge électrique leur interdit toute combinaison. Ils sont tous de charge positive et la force coulombienne les repoussent les uns les autres.

Pendant ce temps là, la température continue toujours de diminuer pour atteindre le milliard de degrés. La taille de l'Univers est d'une dizaine d'années-lumière. Le temps s'écoule ... l’Univers est alors âgé d’une centaine de secondes.

C'est alors que se produit l'un des événements majeurs de notre histoire ...

 

La nucléosynthèse primordiale


Avec une baisse continuelle de la température et de la pression, les photons n'ont bientôt plus assez d'énergie pour continuer à casser les liaisons que tentent d'établir les neutrons et les protons. Les neutrons rescapés vont donc pouvoir survivre en s'associant avec les protons. Il est temps ... il n’y a plus que 2 neutrons pour environ 14 protons.

Leur union forme alors un nouvel élément : le noyau. Ouf, le processus de désintégration du neutron s'arrête, il est désormais protégé. Dans le noyau, le neutron devient stable grâce aux interactions continuelles qu'il établit avec son nouveau compagnon.

Si la plupart des protons restent célibataires et se prédestinent ainsi à devenir des noyaux d'hydrogène, les autres s'allient aux neutrons et par fusions successives donnent naissance à des structures de plus en plus complexes.

Les chimistes baptiseront ces nouveaux assemblages : deutérium, union d'un proton et neutron, hélium-3, union de deux protons et un neutron, et hélium-4, union de deux protons et deux neutrons. Les noyaux plus lourds quant à eux ne se maintiennent pas car ils sont trop instables et se désintègrent rapidement.


Il y a 75 minutes que notre histoire a débuté. Si on fait un petit bilan de la situation : on a 1 noyau d’hélium pour 12 protons, et quelques traces de noyaux de deutérium, d’hélium-3 et de lithium-7.

Désormais, plus rien de notable ne se passe. Les électrons tentent bien de se rapprocher des noyaux qui sont de charge électrique opposée, mais les photons sont encore trop énergétiques et cassent les tentatives de liaisons atomiques.

Avec 1 milliard de photons pour 1 proton, l‘Univers est très rayonnant. Il continue de s’étendre, sa température chutant toujours et encore.

L'Univers restera dans cet état pendant 380 000 ans.

Nous avons changé d'échelle de temps ...


Episode 6

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