Les trous noirs pourraient aider à réconcilier les deux théories. Image: Ute Kraus.
Pour décrire l’Univers, les physiciens disposent de deux puissantes théories : la relativité d’Einstein, qui concerne la gravité et fonctionne très bien pour l’infiniment grand, et la mécanique quantique qui, elle, est parfaite pour l’infiniment petit. Mais il y a un os… Ces deux modèles, qui ont, l’un comme l’autre, révolutionné la physique au XXe siècle, sont incompatibles !
Or, on a besoin d’une théorie unique qui fonctionnerait à toutes les échelles et unifierait toutes les forces physiques. « Cette théorie du Tout, c’est le graal, explique le physicien Jean-François Arguin. On en a besoin pour deux raisons principales. D’abord, pour décrire les trous noirs, qui ont des effets macroscopiques dans l’Univers, mais aussi des effets quantiques. Ensuite, pour expliquer pourquoi les particules comme les protons et les électrons interagissent par le biais de la gravité. »
À ce jour, la meilleure piste qui permettrait aux physiciens d’unifier les deux échelles est la théorie des cordes. « C’est une théorie incroyablement compliquée, au point qu’on n’arrive pas à l’utiliser pour faire des prédictions expérimentales », précise-t-il.
Par exemple, une version de cette théorie suppose l’existence de dimensions supplémentaires à l’Univers et d’une « supersymétrie », qui associerait aux particules élémentaires connues des partenaires encore mystérieux.
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Pour en savoir plus sur les travaux de Stephen Hawking, qui a travaillé sur l’unification, relisez: Le déconcertant effet Hawking et Comment photographier un trou noir.
Article paru dans Les secrets bien gardés du cosmos, du dossier spécial Ces mystères qui narguent la science.