Customize this title in french Une nouvelle théorie controversée de la gravité exclut le besoin de matière noire | La physique

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La matière noire est censée représenter 85 % de la masse de l’univers, selon la sagesse scientifique conventionnelle. Mais les partisans d’une nouvelle théorie radicale de la gravité, dans laquelle l’espace-temps est « bancal », affirment que leur approche pourrait rendre cette substance insaisissable obsolète.

La proposition, exposée dans un nouvel article, soulève la possibilité controversée que la matière noire, qui n’a jamais été directement observée, soit un mirage qu’une partie importante de la communauté des physiciens poursuit depuis plusieurs décennies. La théorie est considérée comme assez marginale et n’a pas encore été testée de manière approfondie, mais les dernières affirmations font sensation dans le monde de la physique.

En annonçant l’article sur X, le professeur Jonathan Oppenheim, de l’University College de Londres, a déclaré : « Mes amis, quelque chose semble se produire. Nous montrons que notre théorie de la gravité… peut expliquer l’expansion de l’univers et la rotation galactique sans matière noire ni énergie noire.

Il existe de multiples éléments de preuve concernant la matière noire, mais sa nature est restée mystérieuse et les recherches menées par le Large Hadron Collider ont échoué. L’année dernière, l’Agence spatiale européenne a lancé une mission, Euclid, visant à produire une carte cosmique de la matière noire.

Le dernier article, publié sur le site Internet d’Arxiv et qui n’a pas encore été évalué par des pairs, soulève la question de son existence, établissant des parallèles entre la matière noire et des concepts erronés du passé, tels que « l’éther », une substance invisible qui a été censé imprégner tout l’espace.

« En l’absence de toute preuve directe de l’énergie noire ou de la matière noire, il est naturel de se demander s’il ne s’agit pas de constructions scientifiques inutiles comme les sphères célestes, l’éther ou la planète Vulcain, qui ont toutes été remplacées par des explications plus simples », indique-t-il. « La gravité a une longue histoire d’escroquerie. »

Dans ce cas, l’explication la plus simple proposée est la « théorie postquantique de la gravité classique » d’Oppenheim. Le professeur de l’UCL a passé les cinq dernières années à développer cette approche qui vise à unir les deux piliers de la physique moderne : la théorie quantique et la relativité générale d’Einstein, qui sont fondamentalement incompatibles.

La théorie d’Oppenheim considère le tissu de l’espace-temps comme lisse et continu (classique), mais intrinsèquement bancal. La vitesse à laquelle le temps s’écoule fluctuerait de manière aléatoire, comme un ruisseau bouillonnant, l’espace serait déformé au hasard et le temps divergerait dans différentes parties de l’univers. La théorie envisage également une rupture intrinsèque de la prévisibilité.

L’article affirme que cette vision de l’univers pourrait expliquer les observations marquantes de galaxies en rotation qui ont conduit à la « découverte » de la matière noire. Les étoiles situées aux bords des galaxies, là où la gravité devrait être la plus faible sur la base de la matière visible, devraient tourner plus lentement que les étoiles situées au centre. Mais en réalité, le mouvement orbital des étoiles ne diminue pas. Les astronomes en ont déduit la présence d’un halo de matière invisible (sombre) exerçant une attraction gravitationnelle.

Dans l’approche d’Oppenheim, l’énergie supplémentaire nécessaire pour maintenir les étoiles verrouillées en orbite est fournie par les fluctuations aléatoires de l’espace-temps, qui ajoutent en fait un bourdonnement de gravitation en arrière-plan. Cela serait négligeable dans une interaction à haute gravité, comme celle de la Terre en orbite autour du Soleil. Mais dans des situations de faible gravité, comme aux marges d’une galaxie, le phénomène dominerait – et pourrait représenter cumulativement la majorité de l’énergie de l’univers.

« Nous montrons que cela peut expliquer l’expansion de l’univers et les courbes de rotation galactique sans avoir besoin de matière noire ou d’énergie noire », a déclaré Oppenheim sur X. « Nous invitons cependant à la prudence, car il existe d’autres preuves indirectes de la matière noire, des calculs supplémentaires et des comparaisons avec les données sont donc nécessaires. Mais si cela est vrai, il semblerait que 95 % de l’énergie de l’univers soit due à la nature erratique de l’espace-temps, signalant soit une rupture fondamentale dans la prévisibilité de la physique, soit que nous soyons immergés dans un environnement qui n’obéit pas aux lois de l’univers. théorie classique ou quantique.

Tout le monde n’est pas convaincu, y compris les théoriciens bien connus Prof Carlo Rovelli et Prof Geoff Penington, qui ont signé un pari de 5 000 : 1 avec Oppenheim contre la preuve de l’exactitude de sa théorie.

« Je pense qu’il est bon que les physiciens explorent une grande variété d’approches pour résoudre des problèmes très difficiles, comme la combinaison de la mécanique quantique et de la gravité », a déclaré Penington.

« Personnellement, je ne pense pas que cette approche particulière soit la bonne. J’ai évidemment joint mes paroles à ce sujet et il n’y a rien de nouveau dans les journaux récents qui pourrait me faire modifier cette évaluation.

D’autres sont plus enthousiastes. « Je pense que les auteurs sont sur quelque chose de vraiment intéressant ici, en explorant des idées belles et nouvelles », a déclaré le professeur Andrew Pontzen, cosmologiste à l’University College de Londres. « Cependant, le défi du remplacement de la matière noire est qu’il existe de nombreuses sources de preuves différentes qui suggèrent sa présence. Jusqu’à présent, ils n’ont abordé qu’une seule de ces lignes. Seul le temps nous dira si les nouvelles idées peuvent véritablement expliquer la grande variété de phénomènes qui pointent vers la matière noire. »

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