Une nouvelle théorie de la gravité pourrait expliquer les curieux mouvements des étoiles dans les galaxies et va même jusqu’à remettre en cause l’existence même de la matière noire.

La matière noire est une mystérieuse composante matérielle probablement constituée de particules élémentaires que l’on suppose répartie dans tout l’univers observable. Sans charge électrique et n’interagissant que très faiblement avec la matière normale, elle se signale par son attraction gravitationnelle. Elle expliquerait les mouvements des étoiles se déplaçant dans les galaxies puisque la gravité à elle seule ne suffit pas. Les physiciens prédisent que la matière noire représente environ 27 % de toute la masse et de l’énergie dans l’Univers observable, mais il se pourrait que l’on fasse fausse route et que l’on doive revoir la loi de la gravitation à l’échelle des galaxies et des amas de galaxies.

C’est en tout cas ce que suggère ce nouveau papier. « Nos idées actuelles sur l’espace, le temps et la gravité ont un besoin urgent d’être repensées. Nous savons depuis longtemps que la théorie d’Einstein sur la gravité ne peut cohabiter avec la mécanique quantique », explique Erik Verlinde de l’Université d’Amsterdam. « Nos résultats sont en train de changer radicalement et je pense que nous sommes à la veille d’une révolution scientifique ».

Partant du principe que nous n’arriverons pas à déceler la moindre particule de matière noire, Erik Verlinde a décidé d’examiner le problème dans l’autre sens. Il suggère alors que le problème ne pas provient d’une éventuelle présence de matière noire, mais que nous ne comprenons pas réellement comment la gravité fonctionne et que nous avons fait fausse route. Il propose alors ceci : la gravité n’est pas une force fondamentale de la nature du tout, mais plutôt un phénomène émergent — tout comme la température est un phénomène émergent qui découle du mouvement de particules microscopiques.

En d’autres termes, la gravité n’est qu’un effet secondaire et non la cause de ce qui se passe dans l’Univers. Mieux encore, avec cette nouvelle théorie, nous n’aurions plus besoin de matière noire.

Pour arriver à cette conclusion, le chercheur s’est à nouveau penché sur la planche à dessin pour comprendre exactement comment la gravité fonctionnait à un niveau microscopique. Ses calculs suggèrent alors que la gravité est un phénomène émergent qui découle de l’entropie de l’Univers.

L’entropie est une fonction d’état qui sert à mesurer le degré de désordre d’un système. Le modèle de Verlinde prend l’entropie et l’applique sur le principe holographique. L’idée de base suggère qu’il y a des « bits » fondamentaux d’informations stockées dans le tissu de l’espace-temps. Il décrit ceux-ci comme des « atomes » de l’espace. Ces bits d’information peuvent se déplacer vers la haute entropie et selon les calculs, ce changement produit une force entropique qui agit comme la gravité.

Le défi maintenant est de tester cette nouvelle hypothèse. Le chercheur a déposé son papier sur le serveur de préimpression arXiv.org de sorte que la communauté scientifique puisse en prendre acte et commencer à la tester. Mais il est important de noter que cette nouvelle théorie n’a pas encore été publiée par ses pairs. À Erik Verlinde de conclure : « Nous pourrions être au bord d’une révolution scientifique qui va changer radicalement notre point de vue sur la nature même de l’espace, du temps et de la gravité ».

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