Principe de la cosmologie

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Principes de la cosmologie
James Rich

Adaptation française : Jean-Louis Basdevant

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Ce logo a pour objet d’alerter le lecteur sur la menace que représente pourl’avenir de l’écrit, tout particulièrement dans le domaine universitaire, le développement massif du «photocopillage». Cette pratique qui s’est généralisée, notamment dans les établissements d’enseignement, provoque une baisse brutale des achats de livres, au point que la possibilité même pour les auteurs de créer des œuvres nouvelles et de les faire éditer correctement est aujourd’hui menacée. Nousrappelons donc que la production et la vente sans autorisation, ainsi que le recel, sont passibles de poursuites. Les demandes d’autorisation de photocopier doivent être adressées à l’éditeur ou au Centre français d’exploitation du droit de copie : 20, rue des Grands-Augustins , 75006 Paris. Tél. : 01 44 07 47 70.

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© Éditions del’École polytechnique - Septembre 2004 91128 Palaiseau Cedex

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C ÉPréface

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Ce livre est destiné aux étudiants et chercheurs qui souhaitent comprendre la physique de la cosmologie standard du « big-bang » ainsi que l’interprétation des observations les plus récentes. Il repose sur des cours que j’ai donnés depuis huit ansà des étudiants de DEA de l’Université de Paris et à des élèves de troisième année de l’École polytechnique. Comme la plupart de ces étudiants n’avaient pas l’intention de devenir des cosmologistes professionnels, j’ai mis l’accent sur des sujets qui devraient être d’un intérêt assez général. Dans les dix dernières années, la cosmologie observationnelle a enregistré des progrès stupéfiants, etl’existence d’un nouvel ouvrage sur le sujet pourrait se justifier simplement par le fait de rendre compte de toutes ces avancées. Les succès traditionnels de la cosmologie moderne sont bien connus. Les plus importants sont la compréhension dynamique de l’expansion universelle, la prévision et l’observation du rayonnement de fond cosmologique et le calcul des abondances des éléments légers. À cela, ondoit ajouter les nouvelles observations qui laissent à penser que nous entrons dans une ère de « cosmologie de précision ». L’observation la plus spectaculaire a peut-être eu lieu cette année avec la mise en évidence du premier pic acoustique dans le spectre des anisotropies du rayonnement de fond cosmologique par les collaborations Boomerang et Maxima. Ces très belles mesures ont convaincubeaucoup de physiciens que l’univers a une densité d’énergie proche de la valeur critique et qu’une compréhension complète de la formation des structures est peut-être à portée de main.

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Si beaucoup de cosmologistes s’attendaient à une densité critique, l’observation qu’elle se scinde en des composantes différentes a des implications révolutionnaires. Lesobservations faites au cours de la dernière décennie ont confirmé que la plupart de la matière qui est liée dans les galaxies ou dans les amas de galaxies est d’une espèce inconnue. Beaucoup de cosmologistes pensent que ces observations indiquent qu’il existe de la « matière noire froide », probablement sous la forme de gaz d’une particule massive interagissant faiblement, restée jusqu’ici non détectéedirectement. La matière noire froide fait partie des meubles dans le circuit des conférences depuis une vingtaine d’années, et l’on a tendance à oublier combien cette prévision est hardie. Encore plus révolutionnaire est la conclusion, reposant sur les flux observés provenant de supernovae de grand redshift, que l’expansion de l’univers est en train de s’accélérer. Dans le cadre de la...
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