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Posté par Redbran le Mercredi 11/07/2018 à 12:00
Test fatidique pour la gravité massive

©NASA
Un chercheur de l'IPhT a proposé une démarche très générale permettant de tester des théories physiques avancées qu'il a appliquée à la "gravité massive". Le verdict est sans appel: la théorie est incompatible avec des principes physiques fondamentaux comme la causalité !

?Les deux théories fondatrices de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...) moderne, la relativité générale (La relativité générale, fondée sur le principe de covariance générale qui étend le principe de relativité aux référentiels non-inertiels, est une théorie relativiste de la gravitation,...) d'Einstein et le modèle standard de la physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle...), achoppent sur deux difficultés: l'expansion accélérée de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) et la faible valeur de cette accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique,...). Pour la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent...) d'Einstein, le problème peut être résolu en affectant une valeur ad hoc à la constante fondamentale (En physique, la notion de constante fondamentale peut prendre deux significations : cela peut être) dite cosmologique. Il n'en va pas de même pour la théorie des particules qui fournit une valeur d'accélération bien trop grande par rapport aux observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...).

Des théories alternatives dites de gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) massive (Le mot massif peut être employé comme :) contournent cette difficulté en proposant une constante cosmologique (La constante cosmologique est un paramètre rajouté par Einstein en février 1917 à ses équations de la relativité générale (1915), dans le but de rendre sa théorie compatible avec l'idée qu'il...) nulle et en affectant une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) finie et extrêmement faible à la particule médiatrice (En géométrie plane, la médiatrice d'un segment est l'ensemble des points équidistants des extrémités du segment. Cet ensemble est la droite passant par le milieu du segment...) de la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.), le graviton (Le graviton est une particule élémentaire hypothétique qui transmettrait la gravité dans la plupart des systèmes de gravité quantique. Il serait donc le quantum de la force...).

Grâce à une approche reposant sur des principes très généraux (causalité, localité (Une localité est une agglomération habitée de taille indéterminée, en général peu importante, qui peut éventuellement être le chef-lieu d'une circonscription administrative.), unitarité, relativité), un chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et...) de l'IPhT et ses collaborateurs ont établi des contraintes fortes à une échelle spatiale repoussée d'un facteur mille. En passant d'un millier à un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un...) de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.), il devient possible de sonder d'éventuels effets gravitationnels entre la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...) et la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance...), distantes de 380 000 kilomètres. La rotation de la Lune étant connue avec une précision d'une partie pour cent milliards, les chercheurs n'observent pas les effets attendus de la gravité massive et par conséquent, disqualifient cette théorie comme alternative (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.) à la théorie d'Einstein.

La même démarche a été appliquée, il y a trois ans, à la théorie "perturbative" des cordes, qui remarquablement, a passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le présent....) avec succès ces "tests" théoriques.

Il est aussi possible d'appliquer ces principes à une autre classe de théories de gravité modifiée, dites Galileon, ainsi qu'à des théories de physique des particules au-delà du modèle standard, qui pourraient être testées au LHC (Cern).

Référence publication:
?Beyond Positivity Bounds and the Fate of Massive Gravity, PRL

Voir aussi:
sur le site de l'IPhT

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Source: CEA
 
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