Image simplifiée découlant d’une proposition récente de chercheurs du Perimeter Institute for Theoretical Physics. Le point blanc central correspond au big bang. Image: Gabriela Secara / Perimeter Institute for Theoretical Physics
Même si cette image d’un concept proposé en 2019 a l’air d’une réflexion de l’Univers dans un miroir, la réalité est tout autre.
Ce shéma accompagne une proposition formulée par un trio de chercheurs du Perimeter Institute for Theoretical Physics, en Ontario, dans la revue Physical Review Letters. Le concept permet de rendre l’Univers symétrique bien au-delà de ce que fait la matière miroir, dont nous vous parlions dans un autre reportage; il est question de symétrie CPT, pour «charge, parité, temps». «Cette symétrie veut que, si l’on remplace toutes les particules par des antiparticules [charge opposée], qu’on renverse l’espace et aussi le temps, les lois de la physique demeurent inchangées», explique Neil Turok, directeur du Centre for the Universe de l’institut ontarien.
La vision classique de l’Univers, qui commence par un simple point (ou singularité) qui croît pour devenir l’Univers actuel, brise cette symétrie CPT «de façon évidente». «L’état de l’Univers n’est pas le même si l’on renverse le temps. On part d’une taille infinie vers une taille zéro. Même chose si l’on change la charge des particules, on obtient un univers bien différent.»
Pour le trio, notre univers posséderait plutôt une copie symétrique de l’autre côté du big bang. Cette copie est faite d’antimatière et se renverse en passant par la singularité, le minuscule point infiniment dense du milieu. Cela règle au passage le mystère de l’antimatière, qui devrait être présente dans l’Univers autant que la matière, mais qui est plutôt incroyablement rare. «L’image que nous fournissons [ci-dessus] est toutefois naïve. Car une antiparticule est une particule, mais qui va à l’envers dans le temps. Notre proposition est donc complètement quantique et c’est difficile à illustrer.»
Neil Turok juge que la proposition offre l’avantage d’être «simple» ; certains la jugent même simpliste. «La physique théorique moderne a une surabondance de modèles. Ils semblent infinis ! Les théoriciens ajoutent sans cesse de nouvelles particules, de nouveaux champs, de nouvelles dimensions. La nature est pourtant économe», c’est-à-dire qu’elle sait généralement faire beaucoup avec peu.
Le groupe continue de travailler sur sa version de l’Univers. «On a trouvé les mots pour la décrire, il faut maintenant traduire ces mots en équations mathématiques.»
Ils ont d’ores et déjà estimé, à partir de leur proposition, quelle serait la masse des neutrinos, des particules élémentaires neutres qui leur semblent être la matière noire. Voilà pour les expérimentalistes une façon de tester leur idée. Si leur prédiction est bonne, il faudra peut-être revoir notre conception de l’Univers. Et tenter de comprendre «comment tout l’espace-temps peut passer par le chas d’une aiguille» !