Graviton - Définition

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 gravitationnelle. En langage courant, on peut dire que les gravitons sont les messagers de la gravité ou les supports de la force. Pour matérialiser cette force on pourrait prendre l'exemple d'une fronde avec la ficelle (graviton) qui tient la pierre. Plus il y en a dans un champ gravitationnel, plus ce champ est puissant.

Afin de répondre aux caractéristiques de l'interaction gravitationnelle, les gravitons doivent toujours mener à une interaction attractive, avoir une portée infinie et être en nombre illimité. Quantiquement, cela signifie que c'est un boson de masse nulle et de spin égal à 2. Ce qui implique qu'ils sont des luxons, particules se déplaçant à la vitesse de la lumière. Les théoriciens pensent que la gravité et la mécanique quantique doivent "fusionner" à une échelle de taille de 10^-35 pour observer la brisure de symétrie de Lorentz ; or, les meilleurs instruments actuels n'informent pas en deçà de 10^-19

Les gravitons ont été postulés suite aux succès de la représentation des interactions dans le cadre de la mécanique quantique dans d'autres domaines. Par exemple, l'électrodynamique quantique explique très précisément l'ensemble de l'électromagnétisme du domaine macroscopique au domaine microscopique par l'échange de photons entre les charges électriques. Ainsi, les photons échangés sont responsables des forces électriques et magnétiques.

Étant donné le large succès de la mécanique quantique pour la description des autres interactions représentant les forces fondamentales de l'univers, il a semblé naturel que les mêmes méthodes devaient fonctionner pour la description de la gravitation.

Malgré de nombreuses tentatives, le graviton n'est pas même théoriquement bien cerné. À ce jour, toutes les tentatives de créer une théorie simple de la gravité quantique ont échoué. Il reste encore inobservé.

En théorie des cordes et en cosmologie branaire, le graviton a une place importante. Comme celui-ci est engendré par une corde fermée, il ne peut pas être emprisonné dans une D-brane. Cela implique qu'à travers la force gravitationnelle, la mise en évidence de l'existence d'autres D-branes devient envisageable.

Une difficulté fondamentale pour sa mise en évidence réside dans le fait que les masses sont toutes positives, que les effets se font sentir à l'infini, sans effet d'écran : l'interaction d'un hypothétique graviton avec un appareillage destiné à le mettre en évidence risque d'être noyé dans un bruit de fond énorme et universel. La seule façon de les détecter serait de chercher les événements où le mouvement ou l'énergie d'un objet-test change différemment de ce qui est prédit par la relativité générale, mais un des principes de base de la gravité quantique serait qu'elle permette elle-même de retrouver l'ensemble des connaissances expérimentales cohérentes avec la relativité générale.

D'ailleurs, dans le cadre de la relativité générale (non quantique), l'interaction gravitationnelle n'a pas le même statut que les trois autres forces. En effet, elle disparaît dans la courbure de l'espace-temps : les masses ne s'attirent plus, elles suivent les géodésiques d'un espace-temps tissé par le contenu énergie-impulsion de l'univers lui-même.

Le graviton est aussi assimilable à une onde gravitationnelle qui pourra être détectée par l'interféromètre VIRGO.