{"id":857,"date":"2017-05-31T15:55:13","date_gmt":"2017-05-31T13:55:13","guid":{"rendered":"http:\/\/blogs.futura-sciences.com\/barrau\/?p=857"},"modified":"2017-06-10T11:58:32","modified_gmt":"2017-06-10T09:58:32","slug":"probleme-immense-de-lacceleration-de-lunivers-enfin-resolu","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/barrau\/2017\/05\/31\/probleme-immense-de-lacceleration-de-lunivers-enfin-resolu\/","title":{"rendered":"Le probl\u00e8me immense de l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration de l\u2019Univers est-il enfin r\u00e9solu ?"},"content":{"rendered":"

En math\u00e9matiques, on utilise souvent ce qu\u2019on nomme un d\u00e9veloppement limit\u00e9. Cela consiste \u00e0 approximer une fonction suffisamment r\u00e9guli\u00e8re par une s\u00e9rie de termes dont chacun fait intervenir une d\u00e9riv\u00e9 d\u2019ordre plus \u00e9lev\u00e9e que le pr\u00e9c\u00e9dent (la d\u00e9riv\u00e9 renseigne sur la vitesse de variation de la fonction).<\/p>\n

Si l\u2019on consid\u00e8re le facteur d\u2019\u00e9chelle de l\u2019Univers – que l\u2019on peut intuitivement penser comme sa taille si la courbure est positive – et son \u00e9volution en fonction du temps, on peut l\u00e0 aussi mener un d\u00e9veloppement limit\u00e9 de cette fonction.
\nLe terme d\u2019ordre z\u00e9ro de ce d\u00e9veloppement est connu depuis toujours : c\u2019est l\u2019existence de l\u2019Univers.
\nLe terme d\u2019ordre un de ce d\u00e9veloppement est la grande d\u00e9couverte du d\u00e9but du vingti\u00e8me si\u00e8cle : l\u2019Univers est en expansion.
\nLe terme d\u2019ordre deux de ce d\u00e9veloppement est la grande d\u00e9couverte de la fin du vingti\u00e8me si\u00e8cle : l\u2019expansion de l\u2019Univers est acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

<\/p>\n

Voila o\u00f9 nous en sommes. Est-ce probl\u00e9matique ?
\nLe terme d\u2019orde z\u00e9ro est peut-\u00eatre probl\u00e9matique au niveau m\u00e9taphysique (qu\u2019on pense \u00e0 Leibniz et Heidegger) mais n\u2019est pas paradoxal du point de vue physique.
\nLe terme d\u2019ordre un, l’expansion de l\u2019Univers, est tout sauf probl\u00e9matique ! C\u2019est exactement ce que pr\u00e9dit la grande th\u00e9orie d\u2019Einstein, la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale.
\nLe troisi\u00e8me terme est plus contrariant. On dit parfois qu\u2019il est incompr\u00e9hensible car la gravitation \u00e9tant attractive (les galaxies s\u2019attirent les unes les autres), l\u2019expansion de l\u2019Univers devrait \u00eatre d\u00e9c\u00e9l\u00e9r\u00e9e. L\u2019Univers devrait, contrairement aux observations donc, s\u2019agrandir de moins en moins rapidement puisque la gravit\u00e9 le freine.<\/p>\n

Les choses sont en r\u00e9alit\u00e9 moins simples. La dynamique du cosmos est d\u00e9crite par les \u00e9quations d\u2019Einstein. Or, dans les \u00e9quations d\u2019Einstein, il y a deux termes en face du tenseur \u00e9nergie-impulsion : le tenseur d\u2019Einstein et le tenseur m\u00e9trique. Ces deux termes ont une raison d\u2019\u00eatre tout \u00e0 fait claire math\u00e9matiquement, ils ne sont pas ajout\u00e9s arbitrairement. Il ne sont pas invent\u00e9s de fa\u00e7on ad hoc. Or, le second est ce qu\u2019on nomme une constante cosmologique. Elle est naturellement pr\u00e9sente dans les \u00e9quations de la gravitation. Et cette constante est capable d\u2019expliquer l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration de l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration cosmologique. Pas de probl\u00e8me de principe, donc, \u00e0 rendre compte d\u2019un Univers en expansion de plus en plus rapide avec la th\u00e9orie relativiste de la gravitation. Sans aucune physique nouvelle ou exotique.<\/p>\n

Il semble ainsi n\u2019y avoir plus aucun probl\u00e8me ! Mais c’est aller un peu vite. Il faudrait aborder la question de la valeur de cette constante lorsqu\u2019il est tenu compte des corrections radiatives. En l\u2019absence de sym\u00e9trie protectrice nous faisons face \u00e0 un probl\u00e8me analogue \u00e0 celui de la masse du boson de Higgs : elle ne devrait pas \u00eatre si petite.
\nMais disons les choses plus simplement. Le vrai probl\u00e8me n\u2019est pas l’acc\u00e9l\u00e9ration mod\u00e9r\u00e9e de l\u2019Univers qui peut \u00eatre expliqu\u00e9e sans difficult\u00e9 particuli\u00e8re par les \u00e9quations d\u2019Einstein, comme je viens de l’expliquer. Le vrai probl\u00e8me est que l\u2019espace cosmologique est empli de fluctuations du vide \u00e9manant de la m\u00e9canique quantique. Or ces fluctuations devraient engendrer une acc\u00e9l\u00e9ration absolument gigantesque, d\u00e9mesur\u00e9ment plus \u00e9lev\u00e9es que celle observ\u00e9e ! Voila l\u2019immense probl\u00e8me. Tout gravite, c\u2019est le principe d\u2019\u00e9quivalence. Mais il semble que les fluctuations quantiques du vide ne gravitent pas – ou presque pas. Pourquoi ? C\u2019est sans doute une des questions les plus essentielles et ardues de toute la physique th\u00e9orique.<\/p>\n

\"\"
Fluctuations quantiques du vide.
JFC – lactamme.polytechnique.fr<\/figcaption><\/figure>\n

Il y a des voies pour \u00e9chapper \u00e0 ce paradoxe. Par exemple la gravitation unimodulaire. Mais aucune n\u2019est pleinement satisfaisante. Or, r\u00e9cemment, le tr\u00e8s grand physicien th\u00e9oricien Bill Unruh et deux de ses coll\u00e8gues, ont propos\u00e9 une nouvelle explication tr\u00e8s attrayante (voir ici<\/a>). Selon cette \u00e9tude, les fluctuations quantiques du vide gravitent bien ! Tout se passe normalement. Mais l\u2019effet sur l\u2019\u00e9volution de l\u2019Univers ne serait pas du tout celui que nous pensions. Au lieu d\u2019induire une acc\u00e9l\u00e9ration d\u00e9mesur\u00e9e, c\u2019est exactement la petite acc\u00e9l\u00e9ration observ\u00e9e qui est pr\u00e9vue.<\/p>\n

Le point nodal de cette \u00e9tude repose sur la prise en compte de ce que l\u2019amplitudes des fluctuations est elle m\u00eame tr\u00e8s fluctuante ! Contrairement \u00e0 ce que la vision \u00ab moyenne \u00bb laissait entendre, il semblerait qu\u2019en chaque point l\u2019espace alterne entre expansion et contraction. A priori les comportements (les phases) de points m\u00eame tr\u00e8s voisins peuvent \u00eatre diff\u00e9rents. Bien que l\u2019effet des fluctuations quantiques du vide soit effectivement immense, comme escompt\u00e9, il n\u2019est immense qu\u2019\u00e0 tr\u00e8s petite \u00e9chelle et devient presque nul – comme nous l\u2019observons – dans le macrocosme. De plus, \u00e0 cause d\u2019une couplage param\u00e9trique faible, on s\u2019attend \u00e0 ce qu’une l\u00e9g\u00e8re acc\u00e9l\u00e9ration l\u2019emporte, conform\u00e9ment aux observations. <\/p>\n

Le mod\u00e8le n\u2019est pas sans faiblesses. Ces derni\u00e8res sont d\u2019ailleurs mentionn\u00e9es – et en partie trait\u00e9es – par les auteurs eux-m\u00eame. D\u2019abord, une \u00ab coupure \u00bb est impl\u00e9ment\u00e9e dans les calculs. Or cette coupure n\u2019est pas invariante de Lorentz : un observateur en mouvement verrait une autre coupure ! (Il proposent une solution \u00e0 ce probl\u00e8me mais elle comporte elle-m\u00eame des faiblesses th\u00e9oriques, des \u00ab fant\u00f4mes \u00bb.) Ensuite, le mod\u00e8le est \u00ab singulier \u00bb : le facteur d\u2019\u00e9chelle local passe constamment par z\u00e9ro. Il y a fort \u00e0 parier que c\u2019est ici la gravitation quantique qui apportera ses solutions.<\/p>\n

Cette belle \u00e9tude doit maintenant \u00eatre pass\u00e9e au crible. Mais elle apporte un \u00e9clairage remarquable sur cette vieille question que je consid\u00e8re comme l\u2019une des plus importantes de toute la physique. <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

En math\u00e9matiques, on utilise souvent ce qu\u2019on nomme un d\u00e9veloppement limit\u00e9. Cela consiste \u00e0 approximer une fonction suffisamment r\u00e9guli\u00e8re par une s\u00e9rie de termes dont chacun fait intervenir une d\u00e9riv\u00e9 d\u2019ordre plus \u00e9lev\u00e9e que le pr\u00e9c\u00e9dent (la d\u00e9riv\u00e9 renseigne sur la vitesse de variation de la fonction). Si l\u2019on consid\u00e8re le facteur d\u2019\u00e9chelle de l\u2019Univers … Continuer la lecture de Le probl\u00e8me immense de l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration de l\u2019Univers est-il enfin r\u00e9solu ?<\/span> →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":10,"featured_media":861,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[8],"tags":[94,31,96],"class_list":["post-857","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-cosmos","tag-acceleration","tag-cosmologie","tag-unruh"],"yoast_head":"\nLe probl\u00e8me immense de l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration de l\u2019Univers est-il enfin r\u00e9solu ?, par Aur\u00e9lien BARRAU<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/barrau\/2017\/05\/31\/probleme-immense-de-lacceleration-de-lunivers-enfin-resolu\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"fr_FR\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Le probl\u00e8me immense de l\u2019acc\u00e9l\u00e9ration de l\u2019Univers est-il enfin r\u00e9solu ?, par Aur\u00e9lien BARRAU\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"En math\u00e9matiques, on utilise souvent ce qu\u2019on nomme un d\u00e9veloppement limit\u00e9. 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