La
disparition de la matière
L’avenir des étoiles à neutrons, naines noires ou autres planètes est plus
difficile à prévoir que celui des trous noirs. Il dépend surtout de la
durée de vie des particules qui les composent, un paramètre qui n’est pas
toujours bien connu.
En particulier,
la question de la stabilité du proton reste largement ouverte. Les théories de grande unificationprévoient que le proton est
une particule instable qui doit se désintégrer après un temps de l’ordre de
dix-mille milliards de milliards de milliards d’années (1031), mais les
expériences menées pour détecter cette désintégration n’ont pour l’instant rien
observé.
Le cas d’un
proton instable
S’il se trouve
que le proton n’est pas une particule stable, les événements se dérouleront
assez rapidement (si l’on peut dire). Tous les résidus autres que les trous
noirs verront peu à peu leurs protons et neutrons se désintégrer en donnant
naissance à des électrons, des neutrinos et des photons. Après un temps de
l’ordre de la durée de vie du proton, tous se seront désintégrés et tous les
résidus stellaires auront disparu. L’Univers ne contiendra plus que des trous
noirs, des photons, des neutrinos, des électrons et leurs antiparticules.
L’avenir très
lointain est encore plus difficile à prédire. Il dépend en particulier du
comportement de l’électron si celui-ci n’est pas stable.
Le cas d’un
proton stable
Si le proton est
une particule stable, l’évolution des objets sera beaucoup plus lente et
s’étalera sur des durées qui défient l’imagination, mais même dans ce cas la
matière ne subsistera pas éternellement.
En effet, d’après
la mécanique quantique, les particules peuvent parfois se comporter comme des ondes. Ceci leur permet d’accomplir des
prouesses interdites par la physique classique. C’est par exemple le cas au
centre du Soleil où la fusion de deux protons n’est possible
que grâce au caractère ondulatoire des
particules. Ces phénomènes sont très peu probables, donc rares, mais si on leur
donne suffisamment de temps, ils peuvent avoir une influence déterminante.
La transformation
en fer
La première
conséquence de ce type de comportement est la transformation de toute la
matière de l’Univers, mis à part les étoiles à neutrons, en fer.
En effet, cet
élément est le noyau le plus stable de la nature. Pour cette raison, tous les
autres noyaux ont pour but ultime de se transformer en fer, les plus gros en se
fragmentant, les plus petits en fusionnant. Ce type de transformation n’est pas
possible dans des conditions ordinaires de température et de densité. Pourtant,
grâce à la mécanique quantique, il arrive qu’un noyau puisse soudain désobéir à
la physique classique et spontanément modifier sa structure interne pour se
rapprocher du fer.
De tels
événements sont d’une extrême rareté, mais, dans un futur lointain, ils
joueront un rôle essentiel. Leur conséquence sera une transformation
progressive de toute la matière de l’Univers, excepté celle des étoiles à
neutrons, en noyaux de fer. Ce processus s’étalera sur une période
incroyablement longue estimée à 10500ans (le chiffre 1 suivi de 500 zéros.
La transformation
en neutrons et en trous noirs
La période
suivante verra la matière se transformer en neutrons, puis en trous noirs, pour
finalement disparaître.
En effet, de
temps à autre, et toujours grâce à la mécanique quantique, chaque noyau de fer
verra l’un de ses protons interagir avec un électron et se transformer en
neutron. Avec le temps, ceci conduira à la métamorphose de tous les noyaux de fer
en neutrons.
Simultanément, la
mécanique quantique permettra des réarrangements occasionnels dans la structure
interne des corps formés de neutrons. Ceci se traduira par une concentration de
plus en plus forte qui aboutira finalement à leur transformation en trous noirs. Ces derniers pourront alors s’évaporer rapidement en
provoquant la disparition définitive de la matière.
Ainsi, dans un
temps inconcevable de l’ordre de 10 à la puissance 1076 ans, l’essentiel
de la matière aura disparu. L’Univers ne sera plus peuplé que de photons, de
neutrinos et d’électrons (si ces derniers sont stables).
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