Actualités du 20 au 26 août 2020

 

 La cosmologie constitue la thématique principale de ce site et j’ai déjà eu l’occasion d’expliquer que le modèle cosmologique standard actuel (dit LCDM ou GR-LCDM pour insister sur sa dépendance à la théorie de la relativité d’Einstein) n’est probablement qu’un consensus provisoire. J’en veux pour preuve la discussion née récemment autour de lisotropie de l’univers.

L’école française mise beaucoup sur une approche relativement récente (dans l’histoire des sciences). Il s’agit de la théorie de gravitation quantique basée sur les boucles (voir lien externe Wikipedia-FR) ; en anglais : Loop Quantum Gravity, LQG (voir une introduction dans [01]), et Loop Quantum Cosmology (voir une introduction dans [02]).

Pour les équipes travaillant sur cette histoire collective alternative, l’univers actuel ne nait pas d’un Big-Bang. Il n’est que le résultat d’une renaissance, d’un rebond. Il y aurait eu un univers avant le nôtre. Il se serait contracté jusqu’à une certaine limite au-delà de laquelle les lois de la physique interdisent d’aller… pour rebondir ensuite ; d’où l’appellation anglaise pour décrire ce scénario : Big Bounce. 

Pros

Quels sont donc les arguments justifiant la remise en cause du modèle standard ? Tout d’abord le fait que les raisonnements inhérents à ce modèle ne parviennent pas à expliquer certaines données issues de l’analyse du fond cosmique micro-onde (en anglais : CMB, pour cosmic microwave background) ; voir article détaillé sur Wikipedia-FR. Parmi les portes laissées ouvertes : l’absence de courbure et d’horizons de l’univers, l’incapacité à expliquer l’origine des fluctuations primordiales ayant donné naissance aux galaxies.

PowerSpectrumExt 

NASA/WMAP Science Team / Public domain (lien externe vers Wikipedia).

Comme il existe de très nombreuses alternatives en cours d’élaboration (au moins vingt-cinq théories de gravitation quantique sont actuellement en compétition), quels sont donc les arguments susceptibles de faire spécifiquement pencher la balance en faveur de cette théorie-là ?

Réponse : elle semble expliquer deux incohérences apparentes résultant de l’étude du fond cosmique : (i) le lien entre les petites variations de température et l’amplitude angulaire ; (ii) le degré de déviation subi par les rayons lumineux au cours de leur excursion dans l’espace-temps universel [03].

Des travaux sont en cours pour expliquer une troisième énigme dans le cadre de la LQG ; à savoir : la différence des moyennes d’énergie entre les deux hémisphères du fond cosmique.

Contras

En revanche, une quatrième problématique, le vif débat né autour de la valeur de la constante de Hubble -selon qu’elle est mesurée grâce au CMB ou par l’intermédiaire des étoiles fixes [04]- ne trouve pas pour le moment d’explication dans le cadre de cette alternative théorique.

Il génère en revanche de nouvelles tentatives. Par exemple, la proposition [05] fait usage d’une légère modification de la théorie de la relativité générale, dite relativité uni-modulaire introduite par A. Einstein lui-même en 1919. 

Enfin des noms connus s’élèvent pour pointer du doigt un certain nombre d’insuffisances viscérales au sein de la LQG [06], [07].

Samos-plante

© Thierry PERIAT, photo du maillage laissé par une plante déssèchée.

Le but de cette image est d'illustrer le maillage de l'espace-temps

Bibliographie découverte ou consultée pour vous cette semaine :

[01] Introduction to loop quantum gravity and to spin foams; arXiv:gr-qc/0409061v3, 9 February 2005.

[02] Introductory lectures on quantum cosmology; arXiv:0909.2566v1 [gr-qc], 14 September 2009.

[03] Alleviating the tension in the CMB using Planck scale physics; Phys. Rev. Lett. 125, 051302, published 29 July 2020.

[04] Hubble trouble: a rapidly expanding cosmic debate; physics world, astronomy and space, video, 22 July 2020.

[05] Resolving the H0 tension with diffusion; arXiv:2001.07536v2 [astro-ph.CO], 19 February 2020.

[06] Critical evaluation of common claims in loop quantum cosmology; arXiv:2002.05703v1[gr-qc] 13 February 2020.

[07] A no-go result for covariance in models of loop quantum gravity; arXiv: arXiv:2007.16066v1, 30 July 2020.

Vous n'avez pas eu le temps de lire les actualités de la semaine précédente : ce n'est pas grave car vous pouvez encore les consulter.

Pour aller un peu plus loin sur ce sujet en restant sur ce site.

event Date de dernière mise à jour : 27/08/2020

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