La gravité pourrait se transformer en lumière si l'espace-temps se comporte d'une manière bien précise, selon les recherches d'une équipe scientifique, publié le 28 mars sur la base de données de prépublications
arXiv.
La gravité peut-elle créer de la lumière ?
Crédit image: dani3315 via Getty Images
Selon le modèle standard de la physique des particules, on ne peut pas obtenir quelque chose à partir de rien. Les particules du modèle standard se transforment constamment des unes aux autres à travers diverses réactions et processus. Cependant, le photon - la particule sans masse responsable de la lumière - ne peut "généralement" pas se transformer en d'autres particules. Cependant, si les conditions sont réunies, cela est possible. Par exemple, lorsqu'un photon interagit avec un atome lourd, il peut spontanément se diviser en un électron et un positron, qui sont des particules massives.
Avec cet exemple en tête, une équipe de physiciens théoriciens s'est demandée si la gravité elle-même pouvait se transformer en d'autres particules. Ils ont étudié les conditions de l'Univers extrêmement jeune, lorsque notre cosmos était petit, chaud et dense. À cette époque, toutes les formes de matière et d'énergie étaient à des ordres de grandeurs inimaginables, bien supérieurs à ceux que nos accélérateurs de particules les plus puissants peuvent atteindre aujourd'hui.
Les chercheurs ont découvert que les ondes gravitationnelles - des ondulations de l'espace-temps - ont pu jouer un rôle très important. Dans l'Univers jeune, elles auraient pu être suffisamment énergétiques pour influencer fortement l'Univers et son contenu.
Vue d'artiste d'ondes gravitationnelles.
Crédit image: R. Hurt/Caltech-JPL
Ces ondes dans l'Univers primordial auraient oscillé en s'amplifiant elles-mêmes, entraînant un effet de résonance. Elles auraient alors agi comme une pompe, regroupant la matière dans des amas. Elles auraient également pu affecter le champ électromagnétique et, en continuant à pomper, elles auraient pu engendrer des énergies extrêmement élevées, provoquant l'apparition spontanée de photons: la gravité créant elle-même de la lumière.
L'Univers primordial était également en expansion, de sorte que ce processus auraient pu ne pas durer suffisament longtemps. Cependant, si l'Univers primordial contenait assez de matière pour réduire la vitesse de la lumière (de la même manière que la lumière se déplace plus lentement dans un milieu comme l'air ou l'eau), les ondes auraient pu persister suffisamment longtemps pour permettre la réalisation de ce processus, générant des quantités de photons.
Les physiciens ne comprennent pas encore entièrement la physique complexe de l'Univers primordial. Cette nouvelle recherche ajoute un élément supplémentaire au tableau: la capacité de la gravité à créer de la lumière. Ce rayonnement aurait ensuite influencé la formation de la matière et l'évolution de l'Univers. Ainsi, élucider les implications complètes de ce processus surprenant pourrait conduire à de nouvelles révolutions dans notre compréhension des premiers instants du cosmos.