La physique est actuellement confrontée à une énigme majeure, qui concerne notre compréhension fondamentale de l’Univers et la base même de tout ce qui existe, NBD.
Il existe deux théories très solides qui se défendent incroyablement bien lorsqu’il s’agit de décrire pourquoi l’Univers est tel qu’il est – la théorie de la relativité générale d’Einstein et la théorie des champs quantiques – mais elles ne sont pas d’accord entre elles. Elles semblent être justes en soi, mais fausses ensemble, et c’est un problème.
Plutôt que d’avoir deux théories très intelligentes mais concurrentes pour expliquer l’Univers, il nous en faut une seule : la théorie du tout.
Depuis des décennies, les physiciens essaient de comprendre comment la relativité générale pourrait s’accorder avec la théorie quantique des champs, et vice versa, mais cela n’a pas été facile, comme l’explique cette vidéo du YouTubeur exurb1a. (Avertissement linguistique : il jure beaucoup)
Revenons donc aux bases. Nous avons la relativité générale, qui décrit notre Univers en partant du principe que la gravité est une propriété géométrique de l’espace-temps. Cela signifie que l’espace et le temps peuvent être déformés, et nous pouvons le constater lorsqu’un phénomène massif comme la fusion de deux trous noirs crée des ondulations dans l’espace-temps qui apparaissent sous la forme d’ondes gravitationnelles.
La théorie quantique des champs, quant à elle, décrit l’Univers sur la base du comportement des particules subatomiques qui composent tout ce qui existe.
Les trous noirs, et ce que l’on appelle la folie de Stephen Hawking depuis les années 1970 , sont un exemple de ce que ces deux théories n’apportent pas
En gros, les trous noirs avalent une grande quantité de matière, mais lorsqu’ils deviennent suffisamment massifs pour s’effondrer sous le poids de leur propre gravité, ils “meurent” et, selon la relativité générale, tout ce qu’ils contiennent disparaît à jamais. Mais les lois de la mécanique quantique dans le cadre de la théorie des champs quantiques ne sont pas d’accord avec cela, car elles affirment que l’information dans l’Univers ne peut jamais être détruite.
Hawking s’est livré à des acrobaties de physique théorique très compliquées pour tenter de trouver une solution à ce paradoxe, mais nous n’en sommes pas encore là, et voici la partie effrayante : il ne s’agit que des trous noirs. Nous avons un Univers entier rempli de choses bizarres à concilier en une loi universelle.
Comme l’explique la vidéo ci-dessus, les physiciens se heurtent à de nombreux problèmes lorsqu’ils tentent d’élaborer une théorie compatible avec le modèle standard et la nouvelle particule qui pourrait être découverte dans les semaines à venir.
Les principaux problèmes dans notre compréhension vont comme suit : mais l’état du système n’est pas.
2. La matière noire : En gros, quand on pèse l’Univers, il y a un tas de matière qui n’est pas comptabilisée. Nous n’avons actuellement aucune idée de l’origine de ce poids, c’est pourquoi nous appelons “matière noire” ce vide inexpliqué qui représente environ 27 % de la masse et de l’énergie totales de l’Univers.
Comme l’explique la NASA : “Il s’avère qu’environ 68 % de l’Univers est constitué d’énergie sombre. La matière noire en représente environ 27 %. Le reste – tout ce qui se trouve sur Terre, tout ce qui a été observé avec tous nos instruments, toute la matière normale – représente moins de 5 % de l’Univers.”
3. La gravité : Les scientifiques ont essayé de réconcilier la relativité générale avec la théorie des champs quantiques en proposant qu’il existe une particule non découverte appelée graviton, qui porte la force de gravité. Mais jusqu’à présent, les tentatives d’étendre le modèle standard ou d’autres théories des champs quantiques en ajoutant d’hypothétiques gravitons se sont heurtées à de sérieuses difficultés théoriques.
“Ce dont nous avons besoin, c’est d’une théorie du tout qui explique la gravité et la matière noire, qui réunisse la relativité et la mécanique quantique, et qui fasse un petit saut périlleux arrière pour un rappel insolent”, peut-on lire dans la vidéo ci-dessus.
Les scientifiques ont proposé quelques explications sur ce que pourrait être cette théorie du tout, mais je vais laisser exurb1a vous les présenter.
Rappelez-vous, c’est un truc rapide et hilarant, mais qui ne vous donne qu’un aperçu très basique de ce qui se passe réellement ici, donc vous vous retrouverez probablement coincé dans un trou de lapin de définitions de la théorie des cordes et de blagues de Michio Kaku avant même d’arriver à la fin de la vidéo. Mais je peux penser à des choses bien pires à faire de ma journée.
H/T : Digg