Un des défis de la physique moderne consiste à réconcilier théorie quantique et relativité. Jusque là, les théories de gravitation quantique n’ont jamais pu être testées expérimentalement. L’une de ces théories, la gravitation quantique à boucles, pourrait bien être testée après tout.

La clé de ce test expérimental réside dans les trous noirs: quand ceux-ci s’évaporent, le rayonnement qu’ils émettent pourrait révéler des traces de la gravitation quantique à boucles. Aurélien Barrau from Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie à Grenoble et ses collègues suggèrent que des trous noirs primordiaux devraient révéler deux signatures propres à la gravitation quantique à boucles.

Les scientifiques ont utilisé des simulations de type Monte-Carlo afin de vérifier si ces signatures (des pics à certains niveaux d’énergie) pouvaient être différenciées du rayonnement Hawking émis par les trous noirs qui s’évaporent. D’après leurs résultats, si le nombre de trous noirs est suffisamment élevé, ou encore si les erreurs sont suffisamment faibles, les signatures sont alors identifiables.

Alors que cela pourrait constituer le premier test expérimental d’une théorie quantique de la gravitation, certains problèmes persistent… En effet, l’évaporation de trous noirs n’a jamais été observée,  demeurant ainsi hypothétique, en tout cas pour l’instant. Un autre détail, et celui-là est à mon avis plutôt important, vient du résultat des récentes observations de l’observatoire gamma Integral: si l’espace possède une quelconque structure quantique, celle-ci est à une si petite échelle qu’elle rend tout simplement la gravitation quantique à boucles… impossible.

Enfin, les chercheurs ont indiqué travailler sur la possibilité de trouver des signatures de la gravitation quantique à boucles dans le fond diffus cosmologique. Cela présenterait l’avantage d’être testable immédiatement, ou dans un futur proche. Malgré tout, à moins que les résultats d’Integral soient erronés ou que les scientifiques « bidouillent » leur théorie, chercher de telles signatures pourraient s’avérer aussi productif que tenter de prouver que la Terre est plate…

 

Référence

A. Barrau, et al. “Probing Loop Quantum Gravity with Evaporating Black Holes.” Physical Review Letters 107, 251301 (2011).DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.251301

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