Certaines des questions les plus fondamentales de la physique ont trait à la structure de l’Univers.
Quelle est la nature de la singularité initiale ? Y en a-t-il eu vraiment une ou y a-t-il un état antérieur au Big Bang ?
Il semble qu’une partie importante de la matière qui constitue l’Univers soit invisible : quelle est la nature de la « masse cachée » ?
L’Univers est-il en expansion perpétuelle ou s’effondrera-t-il sur lui-même dans un avenir éloigné ?
Pourquoi les constantes fondamentales, dont la valeur conduit à un Univers tel que nous l’observons, ont-elles la valeur qu’elles ont et non une autre ? En d’autres termes, pourrait-on concevoir des Univers différents du nôtre ?
Pourquoi l’Univers n’est-il pas constitué d’antimatière aussi bien que de matière ?
Que nous apprennent les grands appareils sur les particules élémentaires, constituants ultimes de la matière de l’Univers ?
Le fait même de pouvoir se poser ces questions, et d’envisager les moyens d’y répondre, implique que l’on dispose des bases théoriques et observationnelles.
La théorie de la relativité générale, ou théorie einsteinienne de la gravitation (1916), a établi que la géométrie de l’espace-temps (à quatre dimensions, trois d’espace et une de temps) est influencée par le contenu matériel de l’Univers. La présence de toute distribution de masse, ou de façon équivalente d’énergie (E = mc2) dans l’Univers, engendre une déformation qui sous-tend toute mesure de durée ou de distance…