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Une cinquième Force de la Nature opère-t-elle au coeur de notre galaxie ?

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Crédits : iStock

Notre compréhension actuelle de l’Univers suggère que notre monde est gouverné par quatre forces fondamentales. Une étude récente suggère pourtant la possible existence d’une cinquième Force. Si elle existe, celle-ci pourrait amener les chercheurs à repenser notre compréhension de la manière dont l’Univers fonctionne réellement.

Les quatre Forces de la Nature sont la gravité, l’électromagnétique et les forces nucléaires fortes et faibles. Elles permettent d’expliquer et de prédire le comportement de la matière dans notre Univers. À la plus petite extrémité de l’échelle, on retrouve les deux forces nucléaires : la force nucléaire forte est ce qui maintient les noyaux atomiques, tandis que la force nucléaire faible permet à certains atomes de subir une désintégration radioactive. La gravité et la force électromagnétique sont à l’extrémité supérieure de l’échelle. Une force électromagnétique est nécessaire pour maintenir nos molécules ensemble, tandis que la gravité est l’interaction physique responsable de l’attraction des corps massifs entre eux. Tout est très soigné et judicieux, mais il y a un problème : à bien des égards, la gravité fait défaut.

Elle régit la chute des pommes, l’écoulement des rivières ou le mouvement des planètes ou des galaxies. En d’autres termes, elle règle la valse de notre Univers et pourtant, la gravitation fait bande à part. Les trois premières s’inscrivent dans le fameux modèle standard qui régit la physique des particules. On y trouve deux familles : les fermions qui sont des particules et les bosons qui constituent les supports de chacune des trois forces. Pour que la gravitation rejoigne cette confrérie cosmique, il faudrait lui trouver une particule : les physiciens lui sont déjà donné un nom, le graviton. Seulement personne n’a jamais pu le détecter ou l’observer.

Alors que certains scientifiques controversés souhaitent abandonner la Gravitation comme Force fondamentale de l’Univers, d’autres en revanche n’excluent pas l’existence d’une cinquième force qui relierait la gravité aux autres. « La simple existence de trous noirs supermassifs nous dit que nos théories actuelles sur la façon dont l’Univers fonctionne sont insuffisantes pour expliquer ce qu’est un trou noir », explique Andrea Ghez, du Los Angeles Galactic Center Group. Pour tenter de déceler la présence d’une cinquième Force, les chercheurs ont braqué leur attention au cœur de la Voie lactée où les effets de la gravitation sont extrêmes. Rappelons que le centre de notre galaxie abrite un trou noir supermassif. Grâce à l’Observatoire Keck à Hawaii, les chercheurs suivent en ce moment même le mouvement des étoiles en orbite autour de cet ogre cosmique.

En mesurant l’influence directe de la gravité sur les mouvements des étoiles, les chercheurs pourront alors tenter de déceler si quelque chose d’autre entre en jeu. Un événement est particulièrement attendu : celui du passage de l’étoile S0-2 lorsque celle-ci se rapprochera plus que jamais du trou noir et où l’attirance gravitationnelle sera à son maximum. « S’il y a des écarts par rapport à ce que prédit la relativité générale, ce sera le meilleur moment pour les repérer », note Andrea Ghez. « Si tel est le cas, nous observerons de petites variations dans les trajets orbitaux des étoiles ».

Ce n’est pas la première fois que les physiciens partent en chasse de la cinquième force de la nature. L’année dernière, une équipe de physiciens théoriques de l’Université de Californie, à Irvine, détectait des signes de son influence dans la signature énergétique de ce qui semblait être une nouvelle particule subatomique. Si la découverte d’une cinquième Force de la Nature était un jour confirmée, celle-ci changerait complètement notre compréhension de l’univers avec des conséquences pour l’unification des forces et la matière noire.

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