Les 4 forces de la nature chamboulées

Cet article ... paru dans Sciences et Avenir en Octobre 2001, auteur David Larousserie, ne date pas d'aujourd'hui et est toujours d'actualité car les scientifiques cherchent encore et toujours à identifier cette "matière sombre" ou "énergie noire" qui a été détectée et représenterait 70 % de l' Univers.

Les constantes ne sont plus constantes, affirment des chercheurs australiens. Une révolution pour la physique. Il faut tout revoir. Démonstration :


La nouvelle est tombée fin août, juste avant la rentrée : les constantes de la physique, piliers des lois de la nature et des enseignements, ne sont plus constantes !

Ces valeurs, parfois douloureusement apprises et que l'on croyait gravées dans le marbre, varient avec le temps.

La vitesse de la lumière ? Variable ! La constante de gravitation ou celle de la thermodynamique ? Inconstantes !
Et, celle de la mécanique quantique, idem !

Même la charge électrique et la masse de l'électron ne valaient pas hier ce qu'elles valent aujourd'hui. Et, dans cette valse des étiquettes, l'euro n'est pour rien.

Mais, l'affaire est sérieuse, car, au fond ce sont les lois de la nature qu'il faut retoucher et reprendre pour expliquer comment ces paramètres perdent leur statut de constantes pour devenir de vulgaires variables.

Plus probablement, de nouvelles lois devront être écrites.

Mais, qui a déclenché une telle pagaille ? Pour une fois, ce sont moins des théoriciens que des expérimentateurs. Patiemment, l'équipe de l' australien, John WEBB, de l' Université de Nouvelle-Galles du Sud à Sydney, a scruté le ciel et la lumière venue des quasars. Grâce aux miroirs de l' Observatoire hawaïen de Mauna Kea, elle a analysé cette lumière qui arrive jusqu'à nous après avoir traversé des nuages d'atomes et de molécules de différente nature et de différents âges.

Leur conclusion est presque sans appel : les constantes bougent. Pas énormément, certes, seulement de quelques 0,0007 % selon les mesures effectuées entre 3,5 et 13 milliards d'années, après le Big Bang, mais suffisamment pour s'interroger sérieusement.

"Si nous avons raison, c'est potentiellement révolutionnaire" s'enflamme Michael MURPHY, l'un des participants à l'expérience. Nous n'avons pas trouvé une nouvelle loi de la physique mais nous sommes un peu comme Newton et sa pomme : "Nous avons l'indice qu'il y a dans la nature quelque chose de plus fondamental que nous ne connaissons pas".

Tout est dans le "si" et le "potentiellement" car la prudence est encore de rigueur.
D'autres résultats devront venir d'autres équipes et surtout d'autres télescopes, voire d'expériences tout à fait différentes. "Je suis encore un peu sceptique. Ces mesures sont délicates et les sources d'erreurs nombreuses", tempère Françoise COMBES de l' Observatoire de Paris. Un scepticisme d'autant plus méritoire qu'elle a collaboré avec John WEBB sur une expérience précédente qui, déjà, avait suspecté une variation des constantes mais dans l'autre sens !

L'affaire est donc loin d'être close. L'ironie de l' histoire, c'est que les théoriciens n'ont guère été surpris. Voilà près de 70 ans, en fait, que l'inconstance des constances est dans l'air du temps.

L'un des plus grand, Paul Dirac, avait déjà osé toucher à certaines de ces constantes pour conclure que leur valeur était parfaitement ajustée pour permettre notre existence.

Mais, les efforts les plus sérieux sont beaucoup plus récents et font partie de cette longue marche de la physique vers l'unification des forces.

L'expérience de John WEBB prend là tout son sens. En fait, elle n'a pas mesuré les constantes les plus connues comme celle de la lumière, la charge de l'électron ou la constante de gravitation. C'est à un mélange de toutes ces forces familières que les détecteurs ont été sensibles. Plus précisément, à la constante dite de stucture fine qui est attachée à la force électromagnétique.

Dans la nature, à chaque force fondamentale, est associée une constante dite de couplage qui est un nombre sans dimension, produit et division de certaines de nos constantes familières. Et, si l'une de ces constantes fondamentales bouge, alors, toutes doivent bouger. Mais pas trop, car notre histoire depuis le Big Bang est très chatouilleuse.

De petites variations sur ces grandeurs et ce sont des conséquences telles que nous ne serions même plus là pour en parler ! Or, nous sommes bien là, ce qui est la preuve que ces variations n'ont pas été si importantes et, si elles l'ont été, ce fut sans doute lors des premiers habillages de l' Univers.

Il reste donc encore beaucoup à apprendre pour comprendre ce qui se cache loin derrière les virgules.

La beauté du monde est sans doute dans ces détails.

Article in extenso de David Larousserie - Sciences et Avenir M 2667 d' Octobre 2001 sur les lois universelles.

L'inconstance des constantes n'a rien de choquant car ces valeurs présumées fixes n'ont aucune raison de l'être ad vitae eternam ; elles sont plutôt le reflet d'un équilibre entre diverses forces (au sens large) et paramètres liés à l'état actuel de notre Univers du moins pour certaines d'entre elles. La photo que nous avons de l'Univers date d'un siècle environ soit une infinitésimalité temporelle.

Toutefois, le problème pourrait devenir plus sérieux pour certaines constantes sans unité (cad le rapport entre des mètres et des mètres ou encore entre des secondes et des secondes) ; là, cela pourrait vouloir dire que les équations de nos théories sont incomplètes (un peu fausses mais pas trop...) et que des termes sont manquants.

Tout à fait, les constantes ne le restent pas comme tu le dis advitam eternam puisque l'Univers évolue.

Les termes manquants, ce seraient des échelles de mesures, une unité découpée de l'espace-temps, introduction de variables, dans les grandes et petites échelles ?

La vitesse de la lumière serait une constante cosmologique, non remise en cause, mais quelles seraient les conséquences avec une introduction de variables fractalisant l'espace-temps sur la masse et la densité des particules, la gravitation et les fluctuations quantiques ?