Comment sait-on que jusque vers 380 000 ans après le Big bang tous les photons étaient continuellement échangés entre les électrons, ces derniers formant une « mer » d'où les photons ne pouvaient s'échapper ?

Réponse publiée sur Quora

Quand l’hydrogène est plus chaud que 3000K environ, il se trouve sous forme de plasma : les électrons ne sont pas lies aux protons et on a une sorte de gaz de protons et d’électrons dans lequel les photons ne peuvent pas se propager, ils sont absorbés et réémis, ils diffusent dans tous les sens, le milieu est opaque.

L:atmosphere externe du soleil est exactement dans cet état, qu’on sait reproduire sur Terre, donc on connaît.

Quand l’idée du Big Bang a progressivement fait son chemin, George Gamow , Ralph Alpher et Robert Herman se sont dits en 1948 que si l’univers avait été plus chaud que 3000K, en refroidissant il avait du devenir “subitement” transparent quand les électrons se sont liés aux protons pour devenir de l’hydrogène neutre et qu’on devrait donc retrouver ces photons caractéristiques de la température (3000K) mais dilatés par l’expansion de l’univers pour correspondre d’après leurs calculs de l’époque à une température de 5K environ.

Mais à l’époque il n’existait pas de radiotélescope assez sensible dans ces fréquences pour vérifier.

Jusqu’à ce qu’en 1964, les physiciens américains Arno Penzias et Robert Woodrow Wilson détectent ce fameux Fond diffus cosmologique , (CMB en anglais) dont la mesure beaucoup plus précise de nos jours permet de déterminer l’Âge de l’Univers avec une précision incroyable : 13,77 ± 0,040 milliards d’années. La marge d’erreur est de 80/13770 soit 0.6 %!

La Surface de dernière diffusion d’où provient le CMB a une certaine “épaisseur” car l’univers n’est pas devenu transparent instantanément maïs progressivement pendant une période estimée entre 350'000 et 400'000 ans environ. On a choisi 380'000 ans comme “moyenne”

La prédiction de l’existence du CMB est l’un des plus grand succès de la théorie du Big Bang.

Un autre est la Nucléosynthèse primordiale .

Elle a permis de prédire l’abondance relative des rares isotopes qui ne sont pas de l’hydrogène dans l’espace intergalactique d’après la température énorme qu’aurait du avoir l’Univers entre 10 secondes et 20 minutes après le Big Bang.

Là encore, on a mesuré après coup (par la spectrométrie de la lumière des galaxies) et on est tombé pile dessus.

Avec le fameux “décalage vers le rouge” on a donc trois observations très différentes qui sont difficilement cohérentes avec autre chose que le Big Bang.