Une équipe de chercheurs du département de physique et d’astronomie de l’Université de Colombie britannique, au Canada, s’est attaquée à la question de savoir “ce qui cause la lente accélération de l’expansion de l’Univers” dans une étude qui tente de résoudre un problème majeur d’incompatibilité entre deux théories : la mécanique quantique et la théorie de la relativité générale d’Einstein.
Vue de Hubble de l’amas de galaxies Abell 1689. Crédit image : NASA / ESA / Hubble Heritage Team / STScI / AURA / J. Blakeslee, Dominion Astrophysical Observatory / H. Ford, JHU.
L’étude, publiée dans le journal Physical Review Dsuggère que si l’on zoomait sur l’Univers, on se rendrait compte qu’il est composé d’espace et de temps en constante fluctuation.
“L’espace-temps n’est pas aussi statique qu’il n’y paraît, il est en mouvement constant”, a déclaré l’auteur principal, Qingdi Wang, étudiant en doctorat à l’Université de Colombie-Britannique.
“C’est une idée nouvelle dans un domaine où il n’y a pas eu beaucoup d’idées nouvelles pour tenter de résoudre ce problème”, a déclaré Bill Unruh, professeur de physique et d’astronomie à l’Université de Colombie-Britannique.
En 1998, les astronomes ont découvert que l’Univers est en expansion à un rythme toujours plus rapide, ce qui implique que l’espace n’est pas vide et qu’il est plutôt rempli d’énergie sombre qui repousse la matière.
Le candidat le plus naturel pour l’énergie noire est l’énergie du vide.
Lorsque les physiciens appliquent la théorie de la mécanique quantique à l’énergie du vide, ils prédisent qu’il y aurait une densité incroyablement élevée d’énergie du vide, bien plus que l’énergie totale de toutes les particules de l’Univers.
Si cela est vrai, la théorie de la relativité générale d’Einstein suggère que cette énergie aurait un fort effet gravitationnel et la plupart des physiciens pensent que cela provoquerait l’explosion de l’Univers.
Heureusement, cela ne se produit pas et l’Univers s’étend très lentement. Mais c’est un problème qui doit être résolu pour que la physique fondamentale puisse progresser.
Contrairement à d’autres physiciens qui ont essayé de modifier les théories de la mécanique quantique ou de la relativité générale pour résoudre le problème, Wang et ses co-auteurs proposent une approche différente.
Ils prennent au sérieux la grande densité d’énergie du vide prédite par la mécanique quantique et découvrent qu’il existe des informations importantes sur l’énergie du vide qui manquaient dans les calculs précédents.
Leurs calculs fournissent une image physique complètement différente de l’Univers.
Dans cette nouvelle image, l’espace dans lequel nous vivons subit de fortes fluctuations.
A chaque instant, il oscille entre expansion et contraction.
Au fur et à mesure qu’il oscille, les deux s’annulent presque mutuellement, mais un très petit effet net pousse l’Univers à s’étendre lentement à un rythme accéléré.
Mais si l’espace et le temps fluctuent, pourquoi ne pouvons-nous pas le ressentir ?
“Cela se produit à des échelles très petites, des milliards et des milliards de fois plus petites que celles d’un électron”, a déclaré Wang.
“C’est similaire aux vagues que nous voyons sur l’océan. Elles ne sont pas affectées par la danse intense des atomes individuels qui composent l’eau sur laquelle ces vagues déferlent”, a déclaré le professeur Unruh.
