La physique peut parfois être assez intense, mais l’un des aspects les plus simples est que tout dans l’Univers est contrôlé par seulement quatre forces fondamentales : la gravité, l’électromagnétisme et les forces nucléaires fortes et faibles.
Mais aujourd’hui, des physiciens hongrois pensent avoir trouvé la preuve de l’existence d’une mystérieuse cinquième force de la nature. Et, si cela se vérifie, cela signifierait que nous devrions repenser notre compréhension de la façon dont l’Univers fonctionne réellement.
Avant d’aborder ce sujet, revenons un instant sur ces quatre forces, car elles sont très importantes. Elles constituent un élément fondamental du modèle standard de la physique, qui explique tous les comportements et toutes les particules que nous observons dans l’Univers.
En partant du plus grand niveau de l’échelle, la gravité est responsable de la cohésion des planètes et de la pesanteur, et la force électromagnétique est chargée de maintenir nos molécules ensemble.
“Au plus petit niveau se trouvent les deux autres forces : la force nucléaire forte est la colle des noyaux atomiques, et la force nucléaire faible aide certains atomes à se désintégrer par radioactivité”, écrit Ryan F. Mandelbaum pour Popular Science. “Ces forces semblaient expliquer la physique que nous pouvons observer, plus ou moins”
Des preuves de cette cinquième force ont été repérées l’année dernière, lorsqu’une équipe de l’Académie hongroise des sciences a rapporté qu’elle avait tiré des protons sur du lithium-7 et qu’elle avait détecté un tout nouveau boson super léger, 34 fois plus lourd qu’un électron
Aussi passionnant que cela puisse paraître, l’article a été largement ignoré, jusqu’à ce qu’une équipe américaine publie sa propre analyse des données à la fin du mois dernier, sur le site de préimpression arXiv.
L’équipe américaine, dirigée par Jonathan Feng de l’université de Californie à Irvine, a montré que les données n’étaient pas en contradiction avec les expériences précédentes et a calculé que le nouveau boson pourrait effectivement être porteur d’une cinquième force fondamentale – c’est alors que le monde scientifique a commencé à s’y intéresser.
Cet article n’a pas encore été examiné par des pairs, il ne faut donc pas trop s’emballer, mais il a été mis en ligne pour que les autres physiciens puissent examiner les résultats et ajouter leurs propres conclusions, ce qui est en train de se produire.
Comme le rapporte le magazine Nature, les chercheurs du monde entier se précipitent pour effectuer des tests de suivi afin de vérifier la découverte hongroise, et nous pouvons espérer des résultats d’ici un an environ.
Mais si vous êtes comme moi, vous vous demandez sans doute quel est le rapport entre un boson super léger et une nouvelle force de la nature
Ce n’est pas la première fois que des chercheurs prétendent détecter une cinquième force (il existe même une matière noire, cette substance invisible qui représente plus de 80 % de la masse de l’Univers. Page Wikipedia sur les possibilités de cinquième force), mais la recherche s’est vraiment intensifiée au cours de la dernière décennie. De nombreux scientifiques pensent qu’il existe peut-être une particule appelée “photon sombre”, qui pourrait être porteuse d’une nouvelle force qui expliquerait la présence de la cinquième force
C’est ce que l’équipe hongroise, dirigée par le physicien Attila Krasznahorkay, a cherché à découvrir. Pour cela, ils ont tiré des protons sur de fines cibles de lithium-7, une collision qui a créé des noyaux instables de béryllium-8, qui se sont ensuite désintégrés en paires d’électrons et de positrons.
“Selon le modèle standard, les physiciens devraient constater que le nombre de paires observées diminue lorsque l’angle séparant la trajectoire de l’électron et du positron augmente”, écrit Edwin Cartlidge pour Nature.
Mais ce n’est pas ce que l’équipe a vu – à environ 140 degrés, le nombre de ces paires a bondi, créant une petite bosse avant de retomber à des angles plus élevés.
Selon Krasznahorkay et son équipe, cette “bosse” est la preuve de l’existence d’une nouvelle particule. Ils ont calculé que la masse de cette nouvelle particule serait d’environ 17 mégaélectronvolts, ce qui n’est pas ce qui était attendu pour le “photon sombre”, mais pourrait être la preuve de quelque chose d’entièrement différent.
“Nous sommes très confiants quant à nos résultats expérimentaux”, a déclaré Krasznahorkay à Nature. Selon lui, la probabilité que cette bosse soit une anomalie est d’environ 1 sur 200 milliards (mais gardons à l’esprit qu’aucune autre équipe ne l’a encore confirmé)
L’analyse de l’équipe de Feng aux États-Unis n’a pas consisté à répéter l’expérience, mais simplement à utiliser des calculs pour vérifier que, théoriquement du moins, le boson superlumineux proposé par Krasznahorkay pourrait être capable de transporter une nouvelle force fondamentale.
Comme tout bon scientifique, la communauté des physiciens est plutôt sceptique quant aux affirmations faites jusqu’à présent, d’autant plus que le boson super-lumière n’est pas celui que l’on s’attendait à trouver.
“Ce n’est certainement pas la première chose que j’aurais écrite si j’avais pu augmenter le modèle standard à volonté”, a déclaré à Nature Jesse Thaler, du MIT, qui n’a pas participé aux deux études. Mais il a admis qu’il était attentif à la suite des événements. “Peut-être assistons-nous à notre premier aperçu de la physique au-delà de l’Univers visible”, a-t-il ajouté.
Si la communauté internationale des chercheurs tient parole et nous fournit d’autres données à analyser au cours de l’année prochaine, nous n’aurons pas à attendre trop longtemps pour le découvrir.