Hier, la physique a présenté les ondes gravitationnelles – des ondulations dans la courbure de l’espace-temps prédites par Einstein il y a 100 ans – et a annoncé que leurs observations pourraient bientôt être publiées dans une revue à comité de lecture près de chez vous. La communauté s’est enflammée à la suite de rumeurs selon lesquelles les scientifiques auraient enfin détecté des ondes gravitationnelles
Jusqu’à présent, notre compréhension de l’influence de la gravité sur l’Univers s’est limitée aux observations des champs gravitationnels naturels créés par des étoiles et des planètes lointaines. En fait, la gravité est la dernière des quatre forces fondamentales que les humains n’ont pas encore réussi à produire et à contrôler. Mais André Füzfa, mathématicien à l’université de Namur, en Belgique, vient de publier un article proposant un dispositif qui pourrait faire exactement cela, mais à des doses infimes. Et cela ne nécessiterait aucune nouvelle technologie.
Soyons clairs, nous parlons ici de champs gravitationnels incroyablement petits, et non du type de “gravité artificielle” utilisé dans la science-fiction pour permettre aux personnages de Star Trek et de Battlestar Galactica de marcher, et non de flotter, autour des vaisseaux spatiaux. Cette technologie n’est pas encore possible.
Mais être capable de produire des champs gravitationnels incroyablement faibles serait tout de même incroyablement excitant d’un point de vue scientifique, car cela permettrait aux physiciens d’étudier activement la gravité pour la première fois, et de tester réellement la théorie générale de la relativité d’Einstein. Cela pourrait même conduire à de nouvelles technologies, comme des formes de communication basées sur la gravité plutôt que sur les ondes électromagnétiques.
“D’une certaine manière, l’étude de la gravité est une activité contemplative : les physiciens se limitent à l’étude des sources naturelles et préexistantes de gravitation”, écrit Füzfa dans son article. “Générer des champs gravitationnels artificiels, qui pourraient être activés ou désactivés à volonté, est une question capturée ou laissée à la science-fiction.”
Le dispositif théorique qu’il a proposé repose sur de grands électroaimants supraconducteurs, comme ceux actuellement utilisés dans le grand collisionneur de hadrons, pour générer des champs magnétiques très puissants et bien contrôlés qui permettraient aux physiciens d’observer la façon dont ces champs magnétiques courbent l’espace-temps.
La méthode de Füzfa n’a pas été testée expérimentalement, nous ne pouvons donc pas encore nous enthousiasmer pour elle, mais il a fait les calculs qui sous-tendent le dispositif proposé, et tout semble concorder. Les calculs ont été publiés dans la revue Physical Review D (vous pouvez lire l’intégralité du document pdf sans paywall sur arXiv.org).
Bien que l’affirmation du chercheur paraisse assez farfelue, elle n’est pas trop éloignée du domaine du possible. Elle repose sur le principe d’équivalence, qui est au cœur de la théorie générale de la relativité d’Einstein et qui stipule que tous les types de masse et tous les types d’énergie produisent et sont affectés par les champs gravitationnels de la même manière. Cela signifie donc que les champs électromagnétiques peuvent théoriquement courber l’espace-temps comme le ferait une planète ou un soleil, mais le seul problème est que les courbes produites par quoi que ce soit ici sur Terre sont si minuscules que nous ne pouvons pas les détecter.
Füzfa a démontré, mathématiquement parlant, qu’en empilant de grands électroaimants supraconducteurs, nous pourrions produire un champ gravitationnel très faible et le détecter à l’aide d’interféromètres très sensibles. Ces interféromètres fonctionneraient en superposant les champs gravitationnels les uns sur les autres afin que les physiciens puissent obtenir des informations à leur sujet.
Le gros problème est qu’un dispositif IRL de ce type serait incroyablement cher et difficile à fabriquer. Il s’agit d’un investissement considérable qui ne repose que sur des preuves mathématiques. Mais être capable de manipuler la gravité comme nous manipulons les trois autres forces fondamentales – électromagnétique, forces nucléaires fortes et faibles – pourrait être un prix suffisamment important pour en faire le pari.
“Jusqu’à présent, une telle avancée scientifique relevait de la science-fiction, mais elle pourrait ouvrir la voie à de nombreuses applications, par exemple dans le domaine des télécommunications avec les ondes gravitationnelles”, explique l’Université de Namur. “Imaginez téléphoner à l’autre bout du monde sans passer par des satellites ou des relais terrestres”