Une constante physique fondamentale qui pourrait bien ne pas être constante
Publié par Michel le 13/04/2005 à 00:00
Source: Cambridge News Release
Les constantes fondamentales sont certaines des pierres angulaires de la physique, des nombres sacrés que nous tenons pour figés. Mais que se passerait-il si certaines de ces constantes changeaient ? Dans le cadre de l'Année de la Physique, le Dr Michael Murphy de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) de Cambridge expose ses recherches à propos de la "constante de structure fine (La constante de structure fine, représentée par la lettre grecque α, est une constante fondamentale qui régit la force électromagnétique assurant la cohérence des atomes et des molécules. Elle...)", un des nombres critiques dans l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) qui semble être accordé avec précision afin que la vie (La vie est le nom donné :) puisse exister, et il suggère que ce nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) n'est peut-être pas si constant que cela.


Spectre d'absorption de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à...) d'un quasar (En astronomie, un quasar (pour source de rayonnement quasi-stellaire, quasi-stellar en anglais) est une source d'énergie électromagnétique, incluant la lumière. Les quasars visibles de la Terre montrent tous un décalage vers le...) par des nuages galactiques

La constante de structure fine, représentée par la lettre grecque alpha, régit la force électromagnétique (La force électromagnétique est, avec la force de gravitation, l'interaction faible, et l'interaction forte, l'une des quatre forces fondamentales de la physique....) qui assure la cohérence des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se...) et des molécules. Les scientifiques savent que si sa valeur était légèrement différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de la trace, dans l'anneau...), la vie ne pourrait pas exister. Seuls des changements infimes de sa valeur en fonction du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) pourraient être tolérés, mais la plupart des scientifiques pensent que cette constante est identique aujourd'hui à ce qu'elle a toujours été.

Le Dr Murphy a utilisé le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la taille apparente des objets...) de Keck de Mauna Kea à Hawaï (Hawaï ou Hawaii (en hawaïen : Hawai‘i ; en anglais : Hawaii) est un État des États-Unis situé dans l'océan...), pour étudier la lumière de quasars éloignés. L'analyse de cette lumière, qui a voyagé à travers l'univers pendant des milliards d'années, semble prouver que la constante de structure fine peut changer en fonction du temps.

La constante alpha affecte la signature des atomes dans les spectres d'absorption, qui peuvent être détectés quand la lumière traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et l'inclinaison, et transmettre au ballast les charges des...) des nuages de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper...). Murphy a utilisé des quasars en tant que sources lumineuses incroyablement éloignées, et dont la lumière rencontre des nuages de gaz sur son chemin jusqu'à 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 croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...). La lumière met du temps pour atteindre notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique,...), aussi les signatures observées sont telles qu'elles étaient il y a des milliards d'années. En comparant ces signatures à celles obtenues expérimentalement sur Terre, Murphy en a conclu que la constante alpha avait changé d'environ une part pour 100 000 pendant les dix derniers milliards d'années (1).

D'autres chercheurs ont publié des résultats qui suggèrent qu'alpha n'a jamais été modifiée. Cependant le travail du Dr Murphy est l'étude la plus détaillée jamais exécutée. Pour lui, les vérifications profondes de sa méthode, que d'autres groupes de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) n'ont pas utilisé, en fait la mesure la plus fiable jusqu'ici.

Murphy ne prétend pas que l'affaire est entendue, et il indique que personne ne peut vraiment dire si la constante a réellement changé jusqu'à ce qu'un autre type d'expérience l'ait confirmé. "Nous prétendons quelque chose d'extraordinaire", précise-t-il, "mais notre preuve, bien que déjà très forte, n'est pas encore assez spectaculaire".

(1) Murphy indique qu'une autre explication serait que la constante de structure fine ait une valeur différente dans les régions lointaines de l'Univers de celle que l'on mesure sur Terre.

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