Nucléosynthèse primordiale

 

    La théorie de la nucléosynthèse primordiale prédit les abondances des éléments légers Hydrogène, Deutérium, Helium3, Helium4 et Lithium7 dans l'univers qui sont fixées aux alentours de t ~ 180 secondes dans le modèle standard. La meilleure observable pour tester ces prédictions est l'abondance relative d' Helium4 par rapport à l'Hydrogène. La fraction de masse Yp ~ 1/4 (25% d'Hélium et 75% d'Hydrogène dans l'univers) est testée à ~5% près et est très sensible au taux d'expansion à l'époque de la nucléosynthèse. Un taux d'expansion de deux ordres de grandeur inférieur résulterait déjà en une abondance négligeable de l' Hélium. Pourtant il est etonnant de constater que dans un univers en expansion accélérée en t4/3, on peut retrouver très précisément le Yp observé à condition de supposer que la fraction des baryons (matière normale) dans l'univers par rapport à la densité critique est de l'ordre de 2% (Voir fig 2 ici ). Le modèle standard aboutit à une valeur à peine supérieure (4%)  mais 2% sont directement détectés dans l'univers présent (gaz, étoiles). Du gaz sombre d'hydrogène moléculaire froid difficilement détectable pourrait constituer les baryons manquants. DG fait donc mieux que le modèle standard en ce qui concerne les abondances d'Hydrogène et d'Helium! Cependant il importe de ne pas perdre de vue que les discontinuités pourraient enrichir ou appauvir l'espace qui les environne en éléments dans des proportions inconnues (des transmutations nucléaires sont souvent observées en rapport avec la présence de micro-boules de lumière dans les expériences de décharge : Ref 1, 2, 3 ). Par conséquent, le test de la nucléosynthèse doit être considéré avec précaution. Des anomalies isotopiques sont attendues associées à la physique des discontinuités, par exemple des collisions de noyaux avec des particules d'anti-matière provenant du versant obscur de l'univers ... modifiant les abondances des éléments que l'on pense primordiaux : disparition du Lithium, ou apparition de Deutérium par disruption de noyaux d'Helium  lors de leurs collisions avec des anti-nucléons comme  proposé ici.

Si DG prédit correctement les abondances en éléments légers, nous devons conclure que la capacité du modèle standard à prédire les bonnes abondances relevait de la pure coïncidence. L'examen plus approfondi révèle qu'une telle coïncidence n'est pas aussi improbable que l'on aurait pu le penser à première vue. En effet, les deux seuls autres observables sur lesquels le test de la théorie de la nucléosynthèse repose pour le moment sont les rapports d'abondance D/H et Li7/H. Les effets systématiques étant du même ordre de grandeur que la valeur mesurée pour le Lithium7 et à plusieurs écarts standards de la valeur mesurée (le désaccord est bien pire pour le Lithium 6) il n'est pas du tout clair que nous soyons dans ce cas sensible à une abondance primordiale. Malheureusement, la même conclusion s'applique à la fraction D/H dont les systématiques (dispersions entre mesures) ne sont pas comprises, en particulier les importantes inhomogénéités de D/H qui constituent une très sérieuse anomalie en l'absence d'un quelconque mécanisme astrophysique pour expliquer la  création ou la disparition du Deutérium. DG, avec ses discontinuités qui peuvent affecter toutes sortes de barrières de potentiel pourrait bien nous livrer un tel mécanisme...

Mais il est tout simplement possible que l'univers n'ait suivi essentiellement que deux grandes phases depuis le découplage comme dans le cadre LCDM: d'abord une expansion décélérée en a(t) ~ t2/3 puis l'accélération récente a(t) ~ t2 . Cette cosmologie serait la plus difficile à distinguer de LCDM puisque l'histoire de l'expansion de l'univers y serait quasiment la même y compris en phase radiative a(t) ~ t1/2 bien que la transition en phase accélérée ne pourrait plus être interprétée comme le début de la dominance du terme de constante cosmologique. La nucléosynthèse primordiale calquerait aussi celle de LCDM en DG. 13/1/2013