Comme un peu de mousse sur la crête d'une vague océanique, notre univers observable n'est peut-être rien de plus qu'un ruban assis au bord d'une bulle en constante expansion dans une dimension supérieure.
Bien que cette idée ahurissante puisse ressembler à quelque chose du rêve de fièvre d'un physicien, il s'agit en fait d'une nouvelle tentative de réconcilier les mathématiques de la théorie des cordes avec la réalité de l'énergie sombre, une force cosmique mystérieuse et omniprésente qui agit en opposition. à la gravité.
La théorie des cordes est une tentative d'unir les deux piliers de la physique du 20e siècle - la mécanique quantique et la gravité - en posant que toutes les particules sont des cordes unidimensionnelles dont les vibrations déterminent des propriétés telles que la masse et la charge. La théorie a été décrite comme mathématiquement belle, et a longtemps été l'un des principaux prétendants à ce que les scientifiques appellent une théorie de tout, ce qui signifie un cadre pour expliquer toute la physique, popularisé dans des livres comme The Elegant Universe de Brian Greene (Norton, 1999).
Mais les théoriciens des cordes se sont récemment perdus dans un dédale de leurs propres spéculations. De nombreuses versions de la théorie des cordes exigent que la réalité se compose de 10 dimensions ou plus - les trois de l'espace et celle du temps que nous connaissons normalement, ainsi que de nombreuses autres qui sont enroulées en un point extrêmement serré. La façon exacte dont ces dimensions supplémentaires sont configurées détermine les caractéristiques de l'univers que nous percevons.
Au début des années 2000, les chercheurs ont réalisé que la théorie des cordes permettait jusqu'à 10 ^ 500 (c'est le numéro 1 suivi de 500 zéros) d'exister, créant un paysage multivers dans lequel notre univers particulier n'était qu'une minuscule sous-section, comme Live Science rapportée précédemment. Mais les équations de la théorie des cordes ont également principalement produit des univers hypothétiques dépourvus d'énergie sombre, que les astronomes ont découverts dans les années 1990 et qui accélèrent actuellement l'expansion du cosmos.
Plus tôt cette année, les chercheurs ont porté un coup à la théorie des cordes en suggérant que pas un seul des presque innombrables univers qu'il décrit ne contenait réellement l'énergie sombre telle que nous la connaissons. "Il est de plus en plus clair que les modèles proposés jusqu'à présent en théorie des cordes pour décrire l'énergie sombre souffrent de problèmes mathématiques", Ulf Danielsson, co-auteur d'un nouvel article publié le 27 décembre dans la revue Physical Review Letters et physicien théoricien à Uppsala Université de Suède, a déclaré Live Science.
Le problème de base, a déclaré Danielsson, est que les équations régissant la théorie des cordes disent que tout univers contenant notre version d'énergie sombre devrait rapidement se désintégrer et disparaître. "Notre idée est de transformer ce problème en vertu", a-t-il déclaré.
Avec ses collègues, il a construit un modèle dans lequel le processus provoquant la décomposition de ces univers imprégnés d'énergie sombre entraîne en fait l'inflation des bulles faites à partir de nombreuses dimensions. Nous vivons dans les limites de l'une de ces bulles en expansion et "l'énergie sombre est… induite de manière subtile par l'interaction entre les murs de bulles sur lesquels nous vivons et les dimensions supérieures", a écrit Danielsson dans un article de blog décrivant la nouvelle théorie. .
Le Big Bang, lorsque notre cosmos est né, devient alors le moment où cette bulle a commencé à s'étendre, selon Danielsson. Les particules de notre univers ne sont que les points d'extrémité de chaînes s'étendant dans des dimensions supplémentaires. Danielsson et ses collègues souhaitent vérifier si leur modèle est compatible avec d'autres aspects connus de la physique. Et l'hypothèse pourrait aider les physiciens à faire des prédictions observables sur l'univers primitif et les trous noirs, a déclaré Danielsson.
Mais d'autres chercheurs ne l'achètent pas.
"Il s'agit d'une math-fiction qui n'a aucune preuve expérimentale en ce sens", a déclaré à Live Science Sabine Hossenfelder, physicienne au Frankfurt Institute for Advanced Studies en Allemagne.
Hossenfelder a critiqué une grande partie des derniers pontificats en physique fondamentale et a publié l'année dernière un livre intitulé Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray (Basic Books, 2018). "Les théoriciens des cordes proposent une quantité apparemment infinie de constructions mathématiques qui n'ont aucune relation connue avec l'observation", a-t-elle déclaré.
Mais Danielsson ne pense pas que la théorie des cordes sera à jamais impossible à tester, et que les débats actuels qui l'entourent fournissent déjà quelques vérifications sur la théorie. "S'il s'avère que la théorie des cordes ne peut pas produire une énergie sombre du type de celle que nous observons, alors la théorie des cordes n'est pas seulement testée, elle s'est avérée fausse", a-t-il déclaré.
