Univers et masse négative, un poids en moins.

Serpents de mer ou arlésiennes, la matière noire et sa copine l’énergie noire hantent les fantasmes de Nobélisation des chercheurs en physique et astrophysique du monde entier. Sujet récurrent de ce blog où de nombreux articles résument l’état des recherches sur ces substances mystérieuses sans lesquelles, selon le modèle standard du moins, notre Univers ne pourrait exister sous la forme que nous observons. 

Sans matière noire les galaxies éclateraient sous la pression des forces centrifuges, sans énergie noire on ne peut expliquer l’expansion de l’Univers. Mais la nature de ces éléments reste un mystère. L’étude de la matière noire s’est longtemps orientée vers certaines particules théoriques dites WIMPs (1) mais sans succès, ou encore vers une modification de la force gravitationnelle en fonction de la distance, hypothèse connue sous le terme de MOND (2). Cette ignorance est d’autant plus gênante que ces éléments sombres sont censés représenter 95% de la masse/énergie  de l’ensemble de l’Univers…

Émerge donc depuis quelques temps l’idée que cette matière et cette énergie noires seraient en réalité une matière de masse négative associée à une gravité négative, donc répulsive. Le côté sombre de la force de gravité qui façonnerait le monde dans son éternel combat avec sa partie visible – ce qui tendrait à conforter ma thèse que George Lucas est un prophète et Star Wars une métaphore de la vraie histoire de l’Univers, mais c’est une autre histoire qui date d’il y a bien longtemps…

Un premier article en juin de cette année introduisait l’idée de masse négative (3) basée sur l’antimatière. Cette idée vient d’être poussée à un autre niveau par le Dr. Jamie Farnes de l’Oxford e-Research Centre, dont un récent papier publié dans Astronomy and Astrophysics postule l’existence d’un « fluide » de masse négative (donc avec effet  anti-gravitationnel) intégrant masse et énergie noire (4). Cette masse négative serait continuellement générée par l’Univers, expliquent pourquoi la densité d’énergie noire semble constante malgré l’expansion de l’Univers (elle se diluerait si elle était fixée dès le départ). Cette approche expliquerait le phénomène des halos de matière noire, sans lesquels – selon le modèle standard dit LambdaCDM – les galaxies ne pourraient tourner sur elle-mêmes sans se disloquer.

Ce concept de fluide de masse / gravité négative n’est en réalité pas nouveau, c’est la forme moderne du « truc » qu’avait employé Einstein, voici précisément un siècle, pour que ses calculs de relativité générale collent à la réalité observée: la constante cosmologique (5). Einstein avait ensuite regretté cette petite manipulation mais il ne connaissait pas l’expansion de l’Univers. Quand celle-ci fut finalement reconnue comme réelle dans les années 70, on remplaça la constante d’Einstein par celle de Hubble mais il s’avéra ensuite que cette constante, censée représenter le rapport entre la vitesse d’expansion et la distance, n’est peut-être pas si constante que cela. La théorie du fluide négatif pourrait apporter une réponse à ce problème fondamental. 

Néanmoins Einstein avait déjà perçu la nécessité d’une forme de gravité négative « freinant » l’action unilatérale de la gravité classique, et les travaux actuels semblent lui donner raison. L’existence de ce fluide impliquerait également une nature cyclique de l’Univers, expansion puis réduction vers un « crunch » final avant de repartir. Ce qui pourrait en même temps éliminer la problématique de la singularité à l’origine du Big Bang. Reste que la nature physique de ce fluide reste toujours aussi mystérieuse et ceci restera de nature théorique tant que l’on aura pas identifié une caractéristique physique du phénomène. 

Un tel travail d’observation est en train de se mettre en place avec le 
Square Kilometre Array (SKA), un radio-télescope géant en cours de réalisation va une coopération internationale dont fait partie de centre de recherche d’Oxford(6). Nous sommes peut-être à l’aube d’une avancée majeure dans le domaine de la cosmologie, et la réalisation que nous vivons dans un monde baigné par un fluide invisible de signe négatif. Ce blog aurait donc son négatif sous forme de Sith web.

Sources:

(1) https://zerhubarbeblog.net/2016/09/01/la-matiere-noire-simple-particule-exotique-ou-nouvel-univers/

(2) https://zerhubarbeblog.net/2014/05/09/un-autre-mond-est-possible/

(3) https://zerhubarbeblog.net/2018/06/07/masse-negative-ou-matiere-noire/

(4) https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2018/12/aa32898-18/aa32898-18.html

(5) https://fr.wikipedia.org/wiki/Constante_cosmologique

(6) https://fr.wikipedia.org/wiki/Square_Kilometre_Array

Jamie Farnes a également publié un article sur le sujet dans The Conversation.

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