À l'aide de calculs très ingénus, le physicien a établi le nombre de particules élémentaires dans l'univers visible.
Les mathématiciens fanatiques qui adorent tout compter dans le monde ont longtemps voulu connaître la réponse à la question fondamentale: combien de particules y a-t-il dans l'univers? Considérant qu'environ 5 trillions d'atomes d'hydrogène peuvent tenir sur une seule tête d'épingle, et chacun d'eux se compose de 4 particules élémentaires (1 électron et 3 quarks dans un proton), il est prudent de supposer que le nombre de particules dans l'univers observable est au-delà représentation humaine.
Quoi qu'il en soit, le professeur de physique Tony Padilla de l'Université de Nottingham a développé un moyen d'estimer le nombre total de particules dans l'univers, sans prendre en compte les photons ou les neutrinos, car ils n'ont pas (ou plutôt pratiquement pas) de masse:
Pour ses calculs, le scientifique a utilisé des données obtenues avec le télescope Planck, qui a été utilisé pour mesurer le CMB, qui est le plus ancien rayonnement de lumière visible de l'Univers et forme ainsi un semblant de sa frontière. Grâce au télescope, les scientifiques ont pu estimer la densité et le rayon de l'univers visible.
Une autre variable nécessaire est la fraction de matière contenue dans les baryons. Ces particules sont composées de trois quarks, et les baryons les plus connus aujourd'hui sont les protons et les neutrons, et donc dans son exemple, Padilla les considère. Enfin, pour le calcul, vous devez connaître les masses du proton et du neutron (qui coïncident approximativement l'une avec l'autre), après quoi vous pouvez procéder aux calculs.
Que fait un physicien? Il prend la densité de l'univers visible, la multiplie par une fraction de la densité des baryons seuls, puis multiplie le résultat par le volume de l'univers. Il divise la masse résultante de tous les baryons de l'Univers par la masse d'un baryon et obtient le nombre total de baryons. Mais nous ne nous intéressons pas aux baryons, notre objectif est les particules élémentaires.
On sait que chaque baryon se compose de trois quarks - et c'est ce dont nous avons besoin. De plus, le nombre total de protons (comme nous le savons tous grâce au cours de chimie à l'école) est égal au nombre total d'électrons, qui sont également des particules élémentaires. De plus, les astronomes ont établi que 75% de la substance de l'Univers est représentée par l'hydrogène, et les 25% restants sont de l'hélium, tandis que d'autres éléments peuvent être négligés dans les calculs de cette échelle. Padilla calcule le nombre de neutrons, de protons et d'électrons, puis multiplie les deux premières positions par trois - et nous avons enfin le résultat final.
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Le plus intéressant est que, compte tenu de l'échelle de l'Univers, ces particules ne remplissent même pas la majeure partie de son volume total. En conséquence, il n'y a qu'une (!) Particule élémentaire par mètre cube de l'Univers.
Vasily Makarov
