L'étude des ondes gravitationnelles peut aider à trouver d'autres dimensions
Si d'autres dimensions existent, elles se manifestent par des ondes gravitationnelles, disent des physiciens de l'Institut allemand Max Planck.
Ils ont effectué des calculs qui montrent exactement comment les ondes gravitationnelles devraient se comporter si d'autres dimensions dans l'univers existent vraiment. Et ils proposent de mener une série d'expériences qui prouveront ou infirmeront ces hypothèses.
La nouvelle hypothèse offre également une solution à l'un des mystères les plus importants de la physique moderne - pourquoi la gravité est plus faible que le reste des forces fondamentales de la nature. Ainsi, la nouvelle théorie suggère que la gravité «fuit» dans d'autres dimensions que nous n'avons pas encore enregistrées.
Le physicien Gustavo Lucena Gomez pense que les ondes gravitationnelles peuvent être la clé pour comprendre l'univers
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À première vue, l'univers semble assez logique vu en termes de quatre dimensions - longueur, largeur et hauteur, ainsi que le temps. Cependant, les physiciens théoriciens ont prédit depuis longtemps qu'il pourrait y avoir d'autres dimensions. En particulier, la célèbre théorie des cordes suppose qu'il existe 10 dimensions.
Les expériences sur les particules montrent que les six dimensions absentes du modèle traditionnel pourraient aider à mieux comprendre certains des processus.
De plus, la théorie des cordes n'est pas facile à rejeter car elle promet une réconciliation entre la physique classique et quantique.
La théorie des cordes suggère que les quarks - les plus petites particules que nous pouvons détecter - sont en fait constitués de particules encore plus petites - des particules d'énergie qui ressemblent à des cordes vibrantes.
Ce sont ces «chaînes» qui peuvent expliquer la nature des forces qui sont fondamentales dans l'Univers, mais qui n'ont pas reçu d'interprétation en physique moderne. Par exemple, la gravité, l'électromagnétisme et l'interaction nucléaire.
Le problème principal est que la description mathématique des «chaînes» implique au moins 10 dimensions physiques. Et la science moderne n'a pas encore pu trouver une seule nouvelle dimension.
Nouvelles recherches
Gustavo Lucena Gomez et David Andriot de l'Institut Max Planck de physique gravitationnelle de Potsdam, en Allemagne, ont avancé la théorie selon laquelle les ondes gravitationnelles peuvent prouver l'existence d'autres dimensions.
Albert Einstein a prédit l'existence de ces ondes, qui représentent la pulsation de l'espace-temps. En 2015, ils ont été trouvés par des chercheurs du projet LIGO, dont les laboratoires sont situés en Louisiane et en Californie.
Les ondes gravitationnelles prédites par Einstein ont été enregistrées en 2015 / California Institute of Technology
Les ondes gravitationnelles voyagent à travers l'espace-temps à la vitesse de la lumière, entraînant des explosions d'étoiles et des fusions de trous noirs.
Il est logique de supposer que les ondes gravitationnelles existent dans toutes les dimensions de l'univers, explique Gomez.
Sur la base de cette prémisse, Gomez et Andriot ont créé un modèle mathématique décrivant comment d'autres mesures devraient affecter les ondes gravitationnelles.
Premièrement, ils pensent que des dimensions supplémentaires peuvent se manifester par des ondes gravitationnelles à haute fréquence. Deuxièmement, dans des dimensions différentes, les ondes gravitationnelles devraient avoir des effets différents sur l'étirement du «tissu» de l'Univers.
«S'il y a des dimensions supplémentaires dans notre univers, elles peuvent étirer l'espace-temps d'une manière que les ondes gravitationnelles ordinaires ne peuvent pas», explique Gomez.
Afin de tester la première partie de l'hypothèse, un équipement très sensible est nécessaire. Des milliers de fois plus précis que les laboratoires LIGO, qui ont détecté les ondes gravitationnelles.
Dans le même temps, avec un tel équipement, il ne sera pas difficile de s'assurer que des ondes gravitationnelles de la fréquence requise sont trouvées, soulignent les auteurs de l'étude, car aucun processus astrophysique connu ne peut émettre des ondes gravitationnelles d'une fréquence aussi élevée.
Si de telles ondes sont trouvées, ce sera le début d'une nouvelle ère de la physique, déclarent Gomez et Andriot.
Le deuxième facteur recherché qui prouvera l'existence d'autres dimensions est le soi-disant «mode de respiration» des ondes gravitationnelles. Du point de vue des mesures disponibles, certaines caractéristiques du mouvement des ondes gravitationnelles devraient apparaître comme des anomalies, sont sûrs les auteurs de l'étude.
Les chercheurs ont l'intention de solliciter le soutien de laboratoires dotés de détecteurs LIGO pour observer la même expérience de particules en temps réel.
«En théorie, le« mode respiration »déforme l'espace-temps d'une certaine manière, ce qui sera un signe clair de l'existence d'autres dimensions», notent les auteurs de l'ouvrage.
De plus, la présence d'autres dimensions pourrait expliquer pourquoi la gravité est la force la plus fondamentale de la nature. Si la gravité existe dans toutes les dimensions, elle doit être une force faible, car nous n'en voyons qu'une petite partie - celle qui existe dans les quatre dimensions visibles pour nous, affirment les chercheurs.
L'existence d'autres dimensions peut être le Saint Graal de la physique moderne que les scientifiques recherchent depuis si longtemps et avec persistance. D'autres mesures pourraient conduire à la création d'une théorie unifiée de l'univers, qui réconcilierait la théorie quantique des champs avec les principes généraux de la relativité.
Dans un tel Univers, à la fois l'anti-gravité et les mouvements avec une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière sont possibles.
Par conséquent, étudier la nature des ondes gravitationnelles est extrêmement important, selon Karla Lant, chroniqueuse pour Futurisme.
