Pendant des décennies, les scientifiques ont été intrigués par le fait que notre univers est en expansion. D'un point de vue logique, la gravité devrait attirer les galaxies les unes vers les autres, mais les observations des années 1990 ont montré que l'univers n'est pas seulement en expansion, il se développe avec une tendance à l'accélération, et la soi-disant énergie sombre est à blâmer.
L'énergie noire (à ne pas confondre avec la matière noire) est une force hypothétique qui représente jusqu'à 68,3% de toute l'énergie de l'univers observable. Et les scientifiques pensent que cette énergie éloigne les galaxies les unes des autres. Néanmoins, malgré les nombreuses preuves indirectes de son existence, personne n'a encore été en mesure de déterminer directement la présence d'énergie noire, ou du moins d'expliquer adéquatement d'où elle venait.
Cependant, selon la nouvelle hypothèse, la réponse à cette question se trouvait littéralement devant nos nez. Selon cette hypothèse, l'énergie sombre est absolument courante lorsqu'elle est vue du point de vue de l'une des lois fondamentales de l'univers, que nous oublions souvent lorsque nous considérons cette question. Cette loi fondamentale est la loi de conservation de l'énergie. Ils parlent de lui au lycée. En termes simples, il dit ce qui suit: l'énergie ne peut pas simplement être créée ou détruite, elle ne peut pas simplement disparaître. La seule chose qu'il puisse faire est de passer d'un état à un autre ou de passer d'un corps à un autre. La plupart de notre physique fondamentale est basée sur cette loi.
Une nouvelle étude menée par un groupe de physiciens de différentes institutions suggère que si même une perte d'énergie subtile se produisait au cours des premiers jours de l'univers, cela pourrait expliquer la nature de l'énergie sombre dont de nombreux scientifiques parlent aujourd'hui. Les auteurs de l'étude ajoutent qu'il est possible que cette fuite, bien qu'elle ait violé une loi fondamentale, l'ait violée si peu que finalement personne ne l'aurait remarqué.
L'hypothèse est assez audacieuse, il faut le noter. Mais ici, il est intéressant de comprendre ce qui a exactement conduit les chercheurs à une telle hypothèse. Pour comprendre le problème de l'énergie noire et essayer de l'expliquer, il faut remonter à 1917, l'année où Einstein a essayé de comprendre pourquoi l'univers est statique et n'a pas tendance à rétrécir ou à s'étendre. À cette époque, cette théorie était très populaire.
Pour expliquer l'absence de lien gravitationnel, Einstein a suggéré qu'il doit y avoir quelque chose dans l'Univers qui pourrait créer une résistance à la gravité à une échelle universelle. C'est ainsi que la constante cosmologique est apparue. Cependant, il a abandonné cette idée en 1929 lorsque l'astronome Edwin Hubble a vu pour la première fois les signes d'un univers en expansion, ce qu'il a noté dans ses calculs. Au début des années 90 du siècle dernier, les scientifiques ont prouvé que l'Univers se développait avec l'accélération et que la constante d'Einstein est redevenue pertinente. Les astrophysiciens en sont venus à croire que cette constante, dont Einstein a parlé dans ses travaux il y a plusieurs décennies, en fait, a toujours été ce que nous appelons aujourd'hui l'énergie noire.
Alors qu'est-ce que c'est, l'énergie noire? Dans un sens général, il est considéré comme une constante cosmologique, une densité d'énergie immuable qui apparaît et remplit uniformément l'espace de l'Univers. Nous savons par la mécanique quantique qu'en fait, l'espace vide n'est jamais vide - il est rempli de particules quantiques et de l'énergie qui apparaît sous l'influence de l'apparition et de la disparition de ces particules. Et certaines de ces particules peuvent avoir un pouvoir répulsif - cette énergie très sombre.
Le point le plus controversé est peut-être que la quantité prédite d'énergie noire émergente dans le cadre de ce processus devrait être supérieure à l'indicateur actuellement avancé en tenant compte de l'observation de l'expansion de l'Univers - jusqu'à 120 ordres de grandeur de plus, pour être plus précis. Cela peut indiquer que nous mesurons ce volume de manière incorrecte ou que nous ne comprenons pas du tout d'où vient exactement l'énergie noire.
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De nouvelles recherches suggèrent que ce dernier est le scénario le plus probable, et une nouvelle hypothèse est émise à cette occasion. Et si, au début de son apparition, l'univers subissait une fuite d'énergie et que cette perte donnait le rythme à l'émergence de l'énergie noire?
«Dans notre modèle, l'énergie noire est représentée par quelque chose qui peut indiquer la quantité d'énergie et d'élan qui a été perdue dans toute l'histoire de l'univers», explique l'un des chercheurs, Alejandro Perez.
Au centre de cette nouvelle hypothèse se trouve un modèle alternatif de relativité générale, auquel Einstein est arrivé dans les années 1910. C'est ce qu'on appelle le modèle de gravité unimodulaire. Selon elle, l'énergie n'a pas du tout à être conservée. Dans le même temps, les chercheurs disent que lors de l'application du modèle de gravité unimodulaire dans les calculs, la valeur de la constante cosmologique est idéalement corrélée avec les observations selon lesquelles notre univers se dilate avec l'accélération.
Il est également important de noter que ce modèle ne contredit pas nécessairement fortement notre compréhension actuelle de l'univers. Bien que la disparition de l'énergie dans l'Univers primitif affectera le changement des valeurs des volumes d'énergie noire, elle n'affectera rien d'autre, ou du moins elle ne sera pas perceptible dans nos expériences modernes.
«L'énergie de la substance qui compose la matière peut être transférée vers le champ gravitationnel, et cette« perte d'énergie »agira comme une constante cosmologique - elle ne se diluera pas plus tard avec l'expansion de l'univers», explique Thibault Josse, un autre membre de l'équipe de recherche.
«Dans cet esprit, la perte ou la création d'énergie dans un passé lointain pourrait avoir de graves conséquences aujourd'hui et à un niveau complètement différent et à plus grande échelle.
Ici, cependant, la question se pose: si la disparition de l'énergie n'a aucun effet sur l'Univers, si ce n'est qu'elle change la valeur de l'énergie la plus sombre elle-même, alors comment pouvons-nous vérifier l'exactitude ou l'inexactitude de cette hypothèse? C'est le problème majeur.
«Notre proposition est très générale, et tout changement dans la loi de conservation de l'énergie est susceptible de contribuer à l'efficacité de la constante cosmologique. Par exemple, cela pourrait imposer de nouvelles contraintes aux modèles phénoménologiques en dehors de la mécanique quantique », explique Josse.
«D'un autre côté, la preuve directe que l'énergie noire est alimentée par l'énergie ordinaire qui change son état semble au-delà de la réalité, puisque nous avons déjà la signification du terme lambda (c'est aussi une constante cosmologique), et, en plus, nous sommes limités seulement la dernière fois de son évolution (d'énergie noire) ».
En général, cette hypothèse semble être ce qu'elle est jusqu'à présent, une hypothèse qui n'a pas encore été testée. Cependant, les physiciens disent vouloir l'étudier plus en détail pour les probabilités à l'avenir.
«Il n'y a aucune question de certitude. Mais cette nouvelle idée semble au moins intéressante et mérite donc l'attention », déclare Lee Smolin, physicien théoricien à l'Institut canadien de physique théorique de Waterloo, qui n'a pas participé à l'étude.
NIKOLAY KHIZHNYAK
