Est-ce qu'on a atteint la limite de la compréhension de la physique et de la science ?
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Une réflexion dérangeante et très polémique est apparue dans la communauté des physiciens. C’est l’idée que nous approchons de la limite absolue de ce que nous sommes capables de comprendre avec la science.
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Les prochaines années nous diront si nous sommes toujours capables d’augmenter notre compréhension de la nature. Ou pour la première fois dans l’histoire de la science, nous ferons face à des questions auxquelles nous serons incapables de répondre selon Harry Cliff, un physicien des particules au CERN pendant une conférence TED à Genève en Suisse. Mais pourquoi approcherait-on des limites de la compréhension ? Parce que les lois de la physique nous les interdisent.
Au coeur de l’argument de Cliff, on retrouve ce qu’il appelle les 2 valeurs les plus dangereuses dans l’univers. Ces valeurs sont responsables de toute la matière, de la structure et de la vie que nous voyons dans le cosmos. Et si ces 2 valeurs étaient légèrement différentes, alors l’univers serait entièrement vide.
Sommaire
La première valeur : La force du champ de Higgs
La première valeur, quasi impossible à comprendre, selon Cliff est la force du champ de Higgs. Le champ de Higgs est un champ d’énergie invisible qui imprègne tout le cosmos. Quand les particules interagissent avec le champ de Higgs, alors ces particules acquièrent une masse pour devenir éventuellement des protons, des neutrons et des électrons qui sont les éléments de tous les atomes. L’atome étant la brique élémentaire de tout ce que nous connaissons de l’univers.
Nous connaissons avec une quasi-certitude que le champ de Higgs existe à cause d’une découverte majeure en 2012, lorsque les physiciens du CERN ont détecté une nouvelle particule élémentaire appelée boson de Higgs. Selon la théorie, on ne peut pas avoir un boson de Higgs sans le champ de Higgs. Mais il y a quelque chose de mystérieux dans le champ de Higgs qui continue à perturber les physiciens.
Selon la théorie de la relativité générale et la mécanique quantique, le champ de Higgs doit effectuer l’une des 2 tâches prédites par ces 2 théories. Pour rappel, la relativité générale concerne notre compréhension de l’infiniment grand et la mécanique quantique régit le monde de l’infiniment petit. Soit, on désactive le champ de Higgs, signifiant que sa force serait zéro et donc, le champ de Higgs ne pourrait pas donner leurs masses aux particules. Soit, il est actif, et selon la théorie, la valeur serait gigantesque. Mais ce n’est pas que les physiciens observent.
En réalité, le champ de Higgs est légèrement actif selon Cliff. Ce n’est pas zéro, mais la valeur est des trillions de trillions de fois plus faible que la valeur prédite par la théorie. Pour illustrer, imaginez une lumière quand l’interrupteur est à quelques millimètres de sa position éteinte. Et cette valeur est cruciale, car une différence infime et on n’aurait aucune structure physique dans l’univers.
Et on ne peut pas expliquer cette faiblesse ridicule du champ de Higgs. Les physiciens espèrent répondre à cette question en détectant de nouvelles particules avec le nouvel accélérateur de particules du CERN, mais pour le moment, on est dans le noir le plus total et ce n’est jamais une bonne chose d’être dans le flou en physique.
La seconde valeur : La force de l’énergie noire
La seconde inquiétude de Cliff fait référence à ce que les physiciens ont appelé la pire prédiction théorique de l’histoire de la physique. Cette seconde concerne les profondeurs de l’espace et d’un phénomène complexe qu’on connait comme l’énergie noire. L’énergie noire est une force répulsive qui est responsable de l’accélération de l’expansion de notre univers. On l’a mesuré la première fois en 1998. Mais on ignore encore la nature de l’énergie noire selon Cliff. Mais la meilleure idée est que c’est l’énergie de l’espace vide proprement dit. L’énergie du vide.
Et si c’est vrai, alors on doit être capable de calculer toute l’énergie de l’espace vide pour avoir une valeur qui représenterait la force de l’énergie noire. Et même si les physiciens y sont arrivés, il y a un énorme problème avec leur réponse :
L’énergie noire doit être 10 120 plus forte que la valeur qu’on observe en astronomie selon Cliff. C’est une valeur tellement titanesque qu’on ne peut pas l’imaginer, car ce nombre est plus grand que la plus grande valeur en astronomie. La valeur de l’énergie noire doit être des trillions de trillions de trillions de fois plus grande que le nombre d’atomes dans l’univers. Et c’est une très mauvaise prédiction.
Mais cette valeur, plus faible que celle prédite par la théorie, est une bonne chose. Car si elle suivait les modèles théoriques, alors la force répulsive de l’énergie noire serait tellement puissante qu’elle déchirerait littéralement l’univers au niveau atomique (Connu comme le Big Rip). Le problème est qu’il est très frustrant qu’on ne puisse pas utiliser nos théories actuelles pour mesurer la force de l’énergie noire qui cadrerait à la fois avec la théorie et les observations.
Et les réponses sont quasi impossibles à obtenir
Cliff a déclaré qu’il est possible de répondre à ces questions frustrantes, mais on ne pourrait jamais le prouver. Si on peut confirmer que l’univers est en réalité un multivers composé de milliards d’univers en parallèle, alors nous comprendrions l’étrangeté des valeurs actuelles. On comprendrait que l’énergie noire ne déchire pas l’univers à cause du multivers et qu’on pourrait aussi donner un sens à la faiblesse du champ de Higgs.
Pour le prouver, les physiciens ont besoin de découvrir de nouvelles particules qui permettraient de démontrer des théories encore plus radicales telles que la théorie des cordes qui prouve l’existence d’un multivers. Et seul l’accélérateur du CERN est capable de trouver ces particules. Et les physiciens ont seulement 2 à 3 ans avant que le CERN n’arrête le Large Collisionneur de Hadron pour des mises à jour. Si on ne trouve rien pendant cette période selon Cliff, alors cela pourrait signifier le commencement de la fin.
Nous pourrions entrer dans une nouvelle ère de la physique. Une ère avec des caractéristiques étranges de l’univers que nous ne pourrions pas expliquer. Une ère où nous avons des indices que nous vivons dans un multivers, mais nous ne pourrons jamais le prouver. Une ère où nous ne serons jamais capables de répondre à la question : Il y a autre chose que le néant.
