Des physiciens proposent une vision radicalement plus simple du Big Bang

La physique quantique offre peut-être une clé pour comprendre le Big Bang. Des chercheurs canadiens proposent une théorie plus simple que les modèles classiques. Et contrairement à la plupart des théories sur la gravité quantique, celle-ci est testable.

Les origines de l’univers fascinent les chercheurs depuis des décennies. Récemment, des études ont tenté de percer les mystères des premiers instants du cosmos. Certaines ont exploré l’origine de la matière noire dans les phases brûlantes qui ont suivi le Big Bang. D’autres ont réussi à recréer en laboratoire les premières molécules de l’histoire de l’univers. Ces travaux montrent à quel point la physique de ces premières fractions de seconde reste un terrain actif. Une nouvelle étude pousse encore plus loin en proposant une théorie radicalement différente.

Le scénario dominant repose sur l’inflation cosmique. Cette théorie postule qu’une particule hypothétique, l’inflaton, aurait déclenché une expansion ultra-rapide de l’univers dans ses tout premiers instants. Mais ce modèle présente des limites dès que l’on remonte trop loin dans le temps. Des chercheurs de l’Université de Waterloo et du Perimeter Institute, au Canada, ont cherché une alternative plus robuste.

La gravité quadratique offre une explication naturelle aux premiers instants de l’univers

Publiée dans Physical Review Letters, l’étude propose d’expliquer le Big Bang à partir de la gravité quadratique. Imaginez la théorie de la gravité d’Einstein comme une équation simple. La gravité quadratique, c’est cette même équation, mais élevée au carré, ce qui la rend bien plus précise à des niveaux d’énergie extrêmes. Selon les calculs de l’équipe, l’expansion cosmique émerge naturellement de ce modèle. Il n’est pas nécessaire d’introduire de nouvelles particules hypothétiques. Les résultats s’accordent avec les observations actuelles de l’univers, contrairement à certains modèles d’inflation jugés en tension avec les données les plus récentes.

Ce qui distingue cette théorie des autres, c’est qu’elle peut être vérifiée. Comme un son produit par une explosion, le Big Bang aurait généré des vibrations dans l’espace-temps, appelées ondes gravitationnelles. La gravité quadratique prédit une quantité minimale de ces vibrations. Si les instruments détectent exactement ce niveau, la théorie sera confirmée. L’observatoire spatial LISA, dont le lancement est prévu en 2035, sera capable de les mesurer. Les auteurs de l’étude y voient une avancée majeure. Pour la première fois, la gravité quantique pourrait sortir du domaine purement théorique.