Une nouvelle hypothèse sur la gravitation et adieu à la matière noire
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Erik Verlinde, un expert dans la théorie des cordes, vient de publier un papier assez percutant sur arXiv. Tranquillement, il nous explique une nouvelle hypothèse sur la gravitation et que la matière noire n’est plus nécessaire.
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Une nouvelle hypothèse de la gravitation pourrait expliquer les mouvements des étoiles et des galaxies. Cette hypothèse, surnommée comme la gravitation émergente, prédit la même variation des mouvements qui est expliquée habituellement par la présence de la matière noire. Le professeur Erik Verlinde, un expert reconnu dans la théorie des cordes à l’université d’Amsterdam et le Delta Institute for Theoretical Physics, vient de publier un nouveau papier dans lequel il étend ses réflexions sur la nature de la gravitation.1
En 2010, Erik Verlinde avait surpris la communauté scientifique en révélant une nouvelle hypothèse de la gravitation.2 Selon Verlinde, la gravitation n’est pas une force fondamentale de la nature, mais un phénomène émergent. De la même manière que la température provient du mouvement des particules microscopiques, la gravitation émerge des changements des bits fondamentaux de l’information qui sont stockés dans la structure élémentaire de l’espace-temps.
Sommaire
La loi de l’information de Newton
Dans son article de 2010, intitulé On the origin of gravity and the laws of Newton, Verlinde avait montré que la seconde loi de Newton peut être dérivé à partir de ces blocs microscopiques élémentaires. La seconde loi de Newton : Les changements qui arrivent dans le mouvement sont proportionnels à la force motrice ; et se font dans la ligne droite dans laquelle cette force a été imprimée. En étendant sa réflexion sur cette première hypothèse, Verlinde montre le comportement étrange des étoiles dans les galaxies sans impliquer la matière noire.
Les régions externes des galaxies, comme celle de notre Voie lactée, tournent plus vite autour du centre par rapport à la quantité de matière visible comme les étoiles ou les planètes. Quelque chose doit produire une gravitation supplémentaire et donc, on a proposé l’existence de la matière noire. Cette dernière semble dominer la matière dans l’univers à plus de 80 %. Mais on n’a jamais pu la détecter et toutes les tentatives pour observer les particules candidates ont été un échec.
Pas besoin de matière noire
Selon Erik Verlinde, on n’a pas besoin d’ajouter la matière noire à son hypothèse. Son papier montre que sa vision de la gravitation prédit précisément les vélocités de rotation des étoiles autour du centre de la Voie lactée ainsi que le mouvement des étoiles dans d’autres galaxies. Pour moi, c’est une preuve que cette vision de la gravitation correspond avec les observations selon Verlinde. Et sur de grandes échelles, la gravitation ne se comporte pas comme la théorie d’Einstein. À première vue, l’hypothèse de Verlinde est similaire à celle des hypothèses modifiées de la gravitation telle que MOND (modified Newtonian Dynamics).3 Mais l’approche MOND a besoin de peaufiner son hypothèse pour correspondre avec la gravitation tandis que l’hypothèse de Verlinde commence à partir des principes fondamentaux.
S’adapter au principe holographique
L’un des ingrédients de l’hypothèse de Verlinde est l’adaptation du principe holographique introduit par Gerard’t Hooft qui était le tuteur de Verlinde et Leonard Susskind.4 Selon le principe holographique, toute l’information dans l’univers peut être décrite sur une sphère géante abstraite qui l’entoure. Verlinde corrige cette vision en estimant que l’information dans l’univers se trouve dans l’espace proprement dit.
Cette information supplémentaire est nécessaire pour décrire l’énergie noire qui est responsable de l’accélération de l’expansion de l’univers. En analysant les effets de cette information supplémentaire sur la matière ordinaire, Verlinde arrive à une conclusion intéressante. Alors que la gravitation peut être encodée en utilisant l’information sur la sphère abstraite autour de l’univers comme il l’a montré en 2010, le résultat de l’information supplémentaire dans la bulle de l’espace est une force qui correspond parfaitement à la matière noire.
Verlinde croit fermement en hypothèse et on a besoin d’une nouvelle théorie qui permet d’améliorer le modèle standard et les lacunes de la relativité générale. L’hypothèse de Verlinde propose une vision radicalement différente de l’espace, du temps et de la gravitation.
