Ce qui passé pendant les toutes premières microsecondes qui ont suivi la naissance de l’Univers reste encore mystérieux ; mieux comprendre les champs magnétiques cosmiques pourrait apporter un début d’explication. Une équipe de quatre chercheurs, au rang desquels Chiara Caprini, cosmologiste au CERN, a récemment obtenu une subvention Synergy du Conseil européen de la recherche afin d’étudier le magnétisme cosmique dans le cadre du projet COSMOMAG.

Chiara Caprini est le premier membre du personnel du CERN à obtenir cette prestigieuse subvention, qui permet à des chercheurs d’exception de mettre en commun leurs ressources et leurs expertises afin de repousser les limites de la connaissance. Les quatre responsables scientifiques de COSMOMAG passeront les six prochaines années à étudier l’origine des champs magnétiques présents dans les parties les plus vides de l’Univers.

« C’est lors de mon mémoire de master que j’ai été confrontée pour la première fois à la question de l’origine du magnétisme cosmique ; vingt-cinq ans plus tard, le problème reste entier », explique Chiara Caprini. De plus en plus d’éléments laissent penser que des champs magnétiques de grande dimension pourraient provenir de petits effets magnétiques présents dans le plasma primordial, une « soupe » de particules chargées très énergétiques qui aurait existé durant les premières microsecondes de l’Univers.

La plupart de nos connaissances sur l’histoire de l’Univers proviennent de l’étude du rayonnement fossile issu du Big Bang, de l’exploration de la structure galactique à grande échelle et de la prise en compte de l’abondance relative d’éléments chimiques. Cependant, aucune de ces approches ne permet de sonder les premières microsecondes de l’Univers, où se cachent certaines des réponses aux plus grandes énigmes de la physique : Qu’est-ce que la matière noire ? Comment expliquer l’asymétrie matière-antimatière ? Comment les forces fondamentales de notre Univers sont-elles devenues distinctes ?

En retraçant l’évolution du magnétisme cosmique depuis ses origines, l’équipe de COSMOMAG cherche à mettre au point le tout premier outil permettant d’étudier le plasma primordial. Cette évolution sera suivie à l’aide de simulations avancées, alimentées par des données provenant d’ondes radio, gamma et gravitationnelles.

En travaillant aux côtés d’Andrii Neronov, de l’Université Paris Cité, en France, de Franco Vazza, de l’Université de Bologne, en Italie, et d’Axel Brandenburg, de l’Université de Stockholm (Nordita), en Suède, Chiara Caprini mettra sa vaste expérience de la cosmologie théorique au service de ce nouveau défi. Professeure à l’Université de Genève parallèlement à son travail au sein du département de physique théorique au CERN, Chiara est une spécialiste de la cosmologie de l’Univers primordial et des ondes gravitationnelles. On lui doit également des contributions décisives pour la modélisation des champs magnétiques cosmologiques et de leur effet sur le fond cosmologique diffus.

Selon la chercheuse, COSMOMAG sera l’occasion de résoudre l’énigme du magnétisme qui l’intriguait tant il y a 25 ans de cela, pendant ses études. « La subvention Synergy crée les conditions propices à de réelles avancées dans ce domaine ; elle permet de réunir une équipe interdisciplinaire élargie autour de ce sujet d’étude. Je suis particulièrement honorée de pouvoir contribuer à ces travaux aux côtés d’une équipe de chercheurs exceptionnels », conclut-elle.