En se formant sur un lac, en hiver, la glace montre des petites imperfections en zigzag dues à la congélation indépendante des différentes parties de sa surface. Les physiciens appellent ce type de phénomènes des " défauts topologiques ". De façon analogue, l'expansion et le refroidissement de l'Univers primordial, où régnaient des conditions exceptionnelles inaccessibles à nos technologies, n'ont sans doute pas pu se dérouler uniformément et des défauts cosmiques ont dus être générés. Bien sûr, l'approche de ces défauts requiert la compréhension des diverses branches de la physique, mais les connaissances les plus pointues en la matière sont ici exposées en termes clairs et sans équations, et ainsi rendues accessibles, pour la première fois, à un large public. Sont mises en valeur les données les plus récentes obtenues tant par des observations astrophysiques que par des expériences mettant en jeu des matériaux peu ordinaires, à la base des futures technologies, ou encore par des simulations numériques, purement théoriques. Le grand nombre d'illustrations associées au texte permet d'en comprendre les difficultés, jamais techniques mais souvent conceptuelles.

Ces fascinants objets théoriques, fruits de l'union de la physique des particules élémentaires et de la théorie de l'expansion cosmologique, conjonctions entre le monde de l 'infiniment petit et celui de l 'infiniment grand, peuvent nous permettre de mieux comprendre le comportement de la nature à des énergies extrêmes. Ils pourraient aussi être responsables de la formation des grandes structures (galaxies, amas de galaxies...) présentes dans l'Univers. Pourrons-nous jamais les observer ? L'avenir nous le dira...

Patrick Peter est directeur de recherches au CNRS et travaille actuellement au Groupe de Relativité et de Cosmologie (GReCO) de l'Institut d'Astrophysique de Paris (IAP). Alejandro Gangui est chercheur au CONICET, équivalent du CNRS en Argentine. Il travaille à l'Institut d'Astronomie et Physique de l'Espace (IAFE) et enseigne à l'université de Buenos Aires. Tous deux sont spécialistes en physique des particules appliquée à la cosmologie et ont, depuis plus de dix ans, effectué, conjointement et séparément, de nombreux travaux sur les défauts topologiques.