18 janvier 2016

 

Approche-t-on de la limite de la compréhension en physique ?

 
La communauté des physiciens fait aujourd'hui face à une réflexion à la fois polémique et dérangeante. Approchons-nous de la limite absolue de ce que la science nous permet de comprendre ?

Le Dr Harry Cliff, physicien des particules au CERN, a déclaré durant une conférence à Genève (Suisse) que pour la première fois dans l'histoire des Sciences, l'Homme fera bientôt face à des questions auxquelles nous serons incapables de répondre. Pourquoi cela ? Parce que les lois de la Physique nous l'interdit.
 

Le Dr Harry Cliff

Au cœur de l'argumentaire de Harry Cliff, on trouve ce qu'il nomme "les deux valeurs les plus dangereuses de l'Univers". Des valeurs responsables de toute la matière, de la structure de l'Univers et de toute forme de vie existante. Dangereuses selon lui, car si seulement l'une d'entre elles était légèrement différents, l'Univers serait entièrement vide… ou n'existerait pas.

La force du champ de Higgs

Cette première valeur, quasiment inaccessible à la compréhension humaine selon le chercheur, est la force du champ de Higgs, un champ d'énergie invisible qui imprègne tout le cosmos.

Lorsque les particules, quelles qu'elles soient, interagissent avec ce champ, elles acquièrent une masse qui détermine leur nature et deviennent éventuellement, des protons, des neutrons ou des électrons, éléments de base de la structure atomique.

Le champ de Higgs nous est connu suite à la découverte par les physiciens du CERN, en 2012, d'une nouvelle particule élémentaire appelée boson de Higgs. Selon les théoriciens, l'existence du boson de Higgs est indissociable de la présence du champ de Higgs. Mais quelque chose à propos de ce dernier continue de perturber les physiciens.

Selon que l'on considère la relativité générale ou la physique quantique, le champ de Higgs doit jouer un rôle précis déterminé par l'une des deux théories. Pour rappel, la relativité générale explique l'infiniment grand, tandis que la physique quantique s'applique à l'infiniment petit.

Si l'on "désactive" le champ de Higgs, entendez par là qu'on ne le prend pas en compte, celui-ci ne confère plus leur masse aux particules et l'Univers cesse d'exister. Ou plutôt, il se dissout dans le vide… Mais si au contraire on considère qu'il est actif, la physique quantique lui confère une valeur gigantesque. Mais ce n'est pourtant pas ce que les physiciens observent.

En réalité, selon Harry Cliff, le champ de Higgs est "légèrement" actif. Sa valeur n'est pas de zéro, mais elle est plusieurs trillions de trillions de fois plus faible que prédite par la théorie. Une valeur tellement faible qu'elle serait très proche de l'inexistant, mais cruciale, car une différence infime et on n’aurait aucune structure physique dans l’univers. Une faiblesse ridicule inexplicable pour l'instant, que les physiciens du CERN espèrent résoudre par la découverte de nouvelles particules.

La force de l'énergie noire

Cette seconde valeur incarne ce que les physiciens ont appelé "la pire prédiction théorique de l'Histoire de la Physique". Mesurée pour la première fois en 1998 grâce au télescope spatial Hubble, l'énergie noire est une force répulsive responsable de l'accélération de la vitesse d'expansion de l'Univers. Actuellement, l'ignorance est totale sur sa nature. Selon Harry Cliff, qui reste cependant prudent, elle pourrait trouver sa source dans ce que l'on appelle communément "l'énergie du vide".

En admettant que cela soit vrai, il doit alors être possible de calculer la valeur que représenterait la totalité de l'énergie du vide, et ainsi, la force représentée par l'énergie noire. Et bien que les physiciens y soient arrivés, leur réponse pose un énorme problème.

La force nécessaire pour induire l'accélération de l'expansion de l'Univers telle qu'on l'observe présente un écart considérable avec les meilleures estimations de l'énergie du vide. Selon Harry Cliff, l'énergie noire devrait alors être 10 120 fois plus forte que ce que peut représenter l'énergie du vide. Une valeur tellement titanesque qu'on ne peut l'imaginer, plusieurs trillions de trillions de trillions de fois plus grande que le nombre d'atomes composant l'Univers. Une contradiction énormes, certes, mais rassurante. Car attribuer une telle valeur à l'énergie noire lui conférerait une telle force répulsive qu'elle déchirerait instantanément l'Univers au niveau atomique (ce que les physiciens appellent le Big Rip).

Néanmoins, le problème reste très frustrant car il rend impossible l'utilisation des données actuelles pour mesurer la force de l'énergie noire qui cadrerait à la fois avec la théorie et l'observation.

Des questions à jamais sans réponse

Selon Harry Cliff, il est possible de répondre à ces questions frustrantes, mais sous réserve de ne jamais pouvoir le prouver. Si nous pouvions confirmer que l'Univers est en réalité un multivers composé de milliards d'Univers en parallèle, nous pourrions comprendre l'étrangeté des valeurs actuelles. Il deviendrait alors plausible que l'énergie noire ne déchire pas l'Univers grâce au concept de multivers, et on pourrait aussi donner un sens à la faiblesse du champ de Higgs.

Pour en arriver là, les physiciens devraient encore découvrir de nouvelles particules qui permettraient de démontrer des théories encore plus radicales, telle la théorie des cordes qui prouverait l'existence du multivers.

Le chercheur conclut en affirmant que selon lui, si les physiciens ne trouvent rien dans les 2 ou 3 années qui viennent, nous pourrions entrer dans une nouvelle ère de la physique. Une ère ouverte à des caractéristiques étranges de l'Univers que nous ne pourrions pas expliquer. Une ère où nous posséderions des indices que nous vivons dans un multivers, mais sans jamais pouvoir le prouver. Une ère où nous serions définitivement incapables de répondre à la question : "Pourquoi y a-t-il autre chose que le néant ?".

Jean Etienne

Source principale :

Have we reached the end of physics ? (TED Ideas worth spreading, décembre 2015).

 
 

 
Représentation imaginaire de multivers.
 

 

 
 
 

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