Une nouvelle hypothèse controversée qui suggère que notre compréhension de la gravité est erronée vient de passer un premier test important.
Proposée pour la première fois en 2010, cette nouvelle hypothèse affirme que la gravité pourrait se comporter et se manifester très différemment de ce que prévoyait Einstein. Une étude indépendante portant sur plus de 30 000 galaxies vient de trouver les premières preuves de cette hypothèse.
Cette hypothèse est appelée “hypothèse de gravité de Verlinde”, du nom du physicien théoricien qui l’a formulée, Erik Verlinde, de l’université d’Amsterdam. Si elle résiste à d’autres tests, elle pourrait bouleverser plus d’un siècle de physique, y compris en éliminant complètement la matière noire.
Elle pourrait même faire partie du puzzle qui nous rapproche de l’un des Graals de la physique moderne : une “théorie du tout ” tant attendue, qui fusionne les effets observables de la physique classique avec le monde microscopique et étrange de la mécanique quantique.
Le problème avec notre compréhension actuelle de la gravité – même si elle est largement acceptée par la communauté des physiciens – est qu’elle ne rend pas compte de tout ce que nous voyons dans l’Univers.
De manière flagrante, les chercheurs ont montré qu’il y a plus de gravité dans notre Univers – en particulier dans nos galaxies – que ce qui peut être produit par toute la matière visible.
Cette incohérence a été expliquée par l’hypothèse d’une particule de matière noire, mais les chercheurs ne sont toujours pas près de détecter cette substance invisible. présence de matière noire – une force mystérieuse dans l’Univers que nous ne pouvons pas voir et qui est à l’origine de toute cette gravité supplémentaire. Mais malgré des décennies de recherche et de nombreux candidats de premier plan pour une matière noire, les chercheurs ne sont toujours pas près de la détecter
L’approche de Verlinde, d’un autre côté, dit que nous n’avons pas besoin de matière noire du tout, nous devons juste repenser la gravité.
Comme nous l’avons décrit en novembre :
“Sa suggestion est que la gravité n’est pas du tout une force fondamentale de la nature, mais plutôt un phénomène émergent – tout comme la température est un phénomène émergent qui découle du mouvement des particules microscopiques.
En d’autres termes, la gravité est un effet secondaire, et non la cause, de ce qui se passe dans l’Univers.”
Cette hypothèse n’a pas été vérifiée au cours des six dernières années, mais une équipe de chercheurs de l’université de Leyde, aux Pays-Bas, l’a testée pour la première fois et a démontré qu’elle pouvait être confirmée.
L’équipe, dirigée par Margot Brouwer, a examiné la répartition de la matière dans plus de 33 000 galaxies, et a déclaré que l’on pouvait effectivement l’expliquer sans matière noire en utilisant l’hypothèse de la gravité de Verlinde.
Pour vérifier cette hypothèse, il a fallu étudier ce que l’on appelle la lentille gravitationnelle, c’est-à-dire la façon dont les galaxies plus proches de nous déforment la lumière des galaxies plus éloignées. Il s’agit d’un moyen bien établi de mesurer la quantité de matière noire dans les galaxies.
Mais l’équipe a constaté que si elle tenait compte de la gravité modifiée de Verlinde, ses résultats étaient cohérents sans qu’il soit nécessaire d’ajouter l’idée de matière noire.
L’équipe a comparé ses résultats aux prédictions de la théorie générale de la relativité d’Einstein et à celles de Verlinde, et a constaté que les deux correspondaient.
Mais ils ont constaté que les prédictions de Verlinde correspondaient à leurs observations sans qu’il soit nécessaire d’utiliser des paramètres libres, c’est-à-dire des valeurs qui peuvent être modifiées pour que les observations correspondent à une hypothèse. La présence de matière noire, en revanche, nécessitait quatre paramètres libres.
“Le modèle de la matière noire correspond en fait un peu mieux aux données que la prédiction de Verlinde”, a déclaré Brouwer au New Scientist. “Mais si vous tenez compte mathématiquement du fait que la prédiction de Verlinde n’a pas de paramètres libres, alors que la prédiction de la matière noire en a, vous trouvez que le modèle de Verlinde est en fait légèrement plus performant.”
Il est important de noter qu’il ne s’agit là que d’un test très précoce de l’hypothèse de Verlinde, et qu’il en faudra bien plus que cela pour rejeter plus d’un siècle de pensée acceptée sur la gravité et la matière noire.
En outre, l’hypothèse de Verlinde pourrait permettre de se débarrasser de la mystérieuse matière noire, mais elle ne correspond pas non plus à tout ce que nous voyons dans l’Univers. Le théoricien des cordes Lubos Motl a récemment démoli les idées de Verlinde dans un billet de blog, en disant : “Je n’accepterais pas ce mauvais travail comme une dissertation de premier cycle.”
Pour être très clair, notre compréhension actuelle de la gravité, basée sur la théorie générale de la relativité d’Einstein, n’est pas prête de disparaître. Mais l’hypothèse de Verlinde non plus.
“La question est maintenant de savoir comment la théorie évolue et comment elle peut être testée plus avant”, a déclaré M. Brouwer dans un communiqué de presse. “Mais le résultat de ce premier test semble définitivement intéressant”
La recherche a été acceptée pour publication dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society et vous pouvez lire l’article complet dès maintenant sur arXiv.org.