Les physiciens sont en face d’une situation paradoxale.
D’un côté, ils sont à la recherche d’une cinquième force fondamentale, qui pourrait expliquer des phénomènes comme l’énergie noire et la matière noire. De l’autre, ils tentent d’unifier la relativité générale et la mécanique quantique, deux théories qui refusent catégoriquement de s’accorder. Pourtant, ces deux quêtes viennent de converger de façon surprenante.
Une équipe de l’Institut national d’astrophysique italien (INAF) a utilisé un cadre de gravité quantique appelé « sécurité asymptotique ». Cette approche postule que la force de la gravité se stabilise à très haute énergie. Les chercheurs ont alors cherché ce que cette idée impliquait pour une éventuelle cinquième force, qui serait responsable de cette stabilisation.
Crédit: INAF
Leurs calculs montrent que les caractéristiques de cette force hypothétique – sa portée et son intensité – ne peuvent pas prendre n’importe quelles valeurs. Une région entière de ces paramètres est tout simplement exclue par la théorie elle-même. Autrement dit, certaines forces potentielles seraient invalidées non par l’expérience, mais par les lois fondamentales de la physique.
Ce résultat ouvre une perspective intéressante: il pourrait y avoir des conséquences observables dans le monde réel.
Si cette cinquième force existait, elle se manifesterait comme une infime déviation de la loi de Newton à très petite distance: elle modifierait la façon dont les objets s’attirent à très petite distance. La loi de Newton prédit une force en 1/r². Une force supplémentaire ajouterait un terme qui dépend de la distance et de l’intensité de la nouvelle interaction.
Des techniques comme l’interférométrie atomique, les capteurs quantiques ou encore la télémétrie laser lunaire pourraient détecter cette déviation.
La sécurité asymptotique
Cette idée propose que la gravité, comme d’autres forces, voit son intensité se stabiliser à très haute énergie. En physique quantique, les forces changent avec l’énergie: la force électromagnétique augmente, tandis que la force forte diminue.
La sécurité asymptotique avance que la gravité se comporte comme la force forte: elle devient constante au-delà d’un certain seuil. Cela permet de construire une théorie de la gravité quantique cohérente, sans avoir à introduire de nouvelles particules ou dimensions supplémentaires.
C’est une piste prometteuse pour unifier la relativité générale et la mécanique quantique.
