Constante cosmologique
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Introduction
La constante cosmologique est un paramètre introduit par Albert Einstein dans ses équations pour rendre sa théorie de la relativité compatible avec son idée d'un univers statique. En effet, à son époque, faute d'informations, la plupart des scientifiques (dont Einstein lui-même) ne pensaient pas que l'univers était en expansion.
Un temps abandonnée, la constante cosmologique a été récemment remise au goût du jour après la découverte de l'accélération de l'expansion de l'univers. Elle décrirait une force, encore hypothétique, qui accélererait l'expansion de l'univers, appelée énergie sombre (à ne pas confondre avec la Matière sombre).
Description mathématique
La constante cosmologique est un terme mathématique qui apparaît dans l'équation d'Einstein, à partir de laquelle tous les modèles cosmologiques sont dérivés. Cette équation a la forme suivante:
où Rμν est le tenseur de Ricci, R le scalaire de Ricci, gμν la métrique, Λ la constante cosmologique, G la constante gravitationelle (environ 6,6742.10-11 m3kg-1s-2), c la vitesse de la lumière (exactement 299 792 458 m.s-1), π le nombre pi (environ 3,141592653589793238462) et Tμν le tenseur d'énergie-impulsion. Mathématiquement, le membre de gauche de cette équation est la forme la plus générale d'un tenseur covariant. Naturellement donc, la constante cosmologique fait partie du membre de gauche, qui représente la géometrie de l'espace-temps. Le membre de droite, lui, décrit la distribution de matière et énergie dans l'espace-temps.
Naturellement, et ce n'est qu'une petite opération d'algèbre, le terme contenant la constante cosmologique peut se placer à droite de l'équation en changeant son signe, et l'égalité reste vérifiée. Cependant, de ce côté droit, le terme prend une signification différente, puisqu'il est du «côté de l'énergie-impulsion». On cherche alors une forme d'énergie que le tenseur d'énergie-impulsion ne contiendrait pas, mais qui serait décrit par le terme de constante cosmologique.
Cependant, si la constante cosmologique restait du «bon côté», son interprétation serait géométrique. C'est l'un des aspects de la théorie de la Relativité d'échelle. La constante cosmologique serait ce que certains ont appelés l'énergie du vide. Mais cette fois, cette énergue provient de la nature même de l'espace-temps, qui serait fractale aux petites échelles.