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La gravité, force fondamentale qui régit l’Univers, pourrait-elle obéir aux lois étranges de la mécanique quantique ? Cette question hante les physiciens depuis des décennies. Aujourd’hui, des expériences prometteuses pourraient enfin percer ce mystère. Si la gravité se révèle quantique, cela redéfinirait notre compréhension de l’espace-temps et de l’Univers lui-même.
Une expérience inédite pour intriquer deux objets uniquement par gravité
La gravité peut-elle intriquer deux objets sans autre interaction ? Markus Aspelmeyer, physicien à l’université de Vienne, veut le vérifier.
Il conçoit une expérience où une masse se retrouve dans deux positions à la fois, grâce à la superposition quantique. Une seconde masse, placée à proximité, ressent uniquement l’attraction gravitationnelle de la première.
Si l’on observe une intrication entre les deux masses, cela indiquerait que la gravité est quantique. Toutefois, cette expérience reste difficile à réaliser. Par exemple, la gravité n’a été mesurée qu’avec des sphères d’au moins 90 mg. Pour cette expérience, il faudrait descendre à 22 µg, ce qui constitue un défi technologique encore hors de portée.
Créer un condensat de Bose-Einstein géant pour tester la nature de la gravité
D’autres physiciens, dont Richard Howl, Ivette Fuentes et Roger Penrose, ont proposé une méthode différente. Ils suggèrent de créer un condensat de Bose-Einstein gigantesque, composé de dizaines de trillions d’atomes ultra-froids. Ce nuage serait suffisamment massif pour que sa propre gravité influence son comportement.
L’évolution du condensat dépendrait directement de la nature de la gravité. Si elle est classique, le nuage évoluerait d’une manière précise. Si elle est quantique, on observerait un comportement différent.
Comparer ces deux cas permettrait alors de trancher. Cependant, le principal défi reste la taille : les condensats actuels ne contiennent que quelques millions d’atomes.
Pourquoi la gravité reste en dehors du modèle quantique standard
La gravité est la seule des quatre forces fondamentales à échapper au modèle quantique. Les forces électromagnétique, faible et forte ont déjà été intégrées au modèle standard.
En revanche, la gravité repose toujours sur la relativité générale, une théorie classique dans laquelle la masse courbe l’espace-temps.
Certaines approches théoriques comme la gravité quantique à boucles ou la théorie des cordes cherchent à unifier gravité et quantique. Pourtant, aucune preuve expérimentale ne permet encore de les confirmer. L’enjeu reste immense : unifier ces deux piliers de la physique pourrait révéler des mécanismes profonds de l’Univers.
Des percées technologiques qui rapprochent une réponse définitive
Les technologies de pointe rendent ces expériences de plus en plus réalisables. Grâce aux avancées en nanotechnologie, en optique et en physique quantique, les chercheurs développent des instruments d’une précision extrême. De plus, ces outils permettront bientôt de tester des effets gravitationnels sur des objets de plus en plus petits.
Si la gravité s’avère quantique, cela ouvrirait la voie à une théorie unifiée de la physique. Cette découverte transformerait notre compréhension des trous noirs, du Big Bang et de la structure ultime de la réalité.
Comprendre la nature quantique de la gravité, c’est explorer l’un des mystères les plus profonds de l’Univers. Cette quête reflète la volonté humaine d’aller au-delà des apparences, de questionner l’invisible et de repousser les limites de la connaissance.
Par Eric Rafidiarimanana, le
Catégories: Sciences, Sciences physiques