La cinquième force

 

La cinquième force.

A cette date, il y a dans la nature quatre interactions fondamentales se manifestant par l’intermédiaire de ce que nous nommons (parfois à tort) des forces (un concept qui remonte aux travaux de Képler (lien externe Wikipédia-FR), entériné ensuite par Newton). Il s’agit des interactions nucléaires fortes, nucléaires faibles, électromagnétiques et gravitationnelles [01].

A ce tableau bien accepté aujourd’hui, certaines équipes de recherche sont tentées depuis 2015-16 d’en ajouter une cinquième. Son existence est pour le moment sujette à caution. Ses défenseurs la font réapparaitre régulièrement dans la presse et, telle le monstre du Loch Ness, elle défraie alors les chroniques ; comme par exemple fin 2019. Faut-il y croire [02]?

Il n’y a pas de réponse définitive mais le sujet est idéal pour rappeler certaines procédures logiques incontournables de la méthode scientifique.

Par exemple, avant d’être en mesure de répondre à cette question, il faut d’abord définir de quoi il est question. En effet, la répétition médiatique d’une information non certifiée ne suffit pas à la valider. L’usage du perroquet ne remplace jamais l’investigation rationnelle.

Le contexte initial.

Dans les années 80, des observations astronomiques (aujourd’hui critiquées) démontrent indirectement que le monde connu et observable ne représenterait que 5% du bilan énergétique universel.

Très logiquement, les équipes de recherche se mettent en quête d’explications. Parmi elles, l’idée de l’existence de particules qui n’auraient pas encore été détectées ; parmi ces particules : les photons « sombres ».

Dans ce contexte, l’article décrivant la production anormale de paires électrons-positrons à partir de Béryllium 8 semble apporter la solution attendue. Il n’est donc pas surprenant d’y voir figurer, justifications théoriques à l’appui, l’hypothèse d’un nouveau X-boson [03].

Des propositions théoriques.

La théorie de la relativité générale développée par A. Einstein résiste à l’épreuve du temps. Pour autant, des chercheurs continuent à en explorer l’ensemble des solutions (par exemple à l’aide de la géométrie algébrique [04], [05], [06], qui guide également mes pas ; voir le document sur la limite des champs de gravitation de faible intensité) et tentent d’en formuler des extensions.

Les travaux d’investigation ont pour objectifs principaux (i) l’unification de toutes les forces fondamentales -elle doit notamment aboutir à la construction d’une théorie plausible de gravitation quantique- et (ii) l’explication de la matière et de l’énergie sombres.

Les tentatives, théoriques et expérimentales, ne manquent pas. Certaines d’entre elles invoquent l’existence hypothétique d’une cinquième force ; et parmi elles, peut-être faut-il citer la théorie dite de quintessence.

Des restrictions sur la cinquième force.

Une étude de 2017 [07] impose des restrictions aux théories prônant l’existence d’une cinquième force fondamentale de la nature.

Elle se base sur des observations concernant deux étoiles placées dans la région du centre de notre galaxie (La voie Lactée). L’observation menée avait pour objectif de fixer des limites expérimentales à cette hypothèse.

L’article fait le point sur 19 années de données collectées par le grand télescope d’Hawaï (Keck). Cette durée correspond à la période de révolution de l’une des deux étoiles.

Les résultats permettent de préciser l’intensité et la portée de la cinquième force... si elle existe, je veux dire par là : si les expériences ayant donné naissance à cette hypothèse ne se laissent pas expliquer par d’autres moyens.

© Thierry PERIAT, 11 août 2020.

Bibliographie :

[01] Mass and motion in general relativity; Fundamental theories of physics, volume 162, ISBN 978-90-481-3014-6, e-ISBN 978-90-481-3015-3, DOI 10.1007/978-90-481-3015-3. Springer Dordrecht, Heidelberg, London, New York, Library of Congress, Control Number: 2010938712

© Springer Science+Business Media B.V. 2011, 644 pages.

[02]A-t-on vraiment découvert la cinquième force de l’univers ? Sciences et Avenir, revue en ligne, 29.11.2019.

[03] Photophobic fifth force interpretation of the observed anomaly in 8Be nuclear transition; arXiv:1604.07411; Physical Review Letters, 117 (7): 071803.

[04] Poisson algebra of differential forms; arXiv:q-alg/9612031v2 31 January 1997.

[05] Geometric algebra techniques for general relativity; arXiv:gr-qc/0311007v1, 3 November 2003.

[06] Girard, P. R.: Quaternions, algèbre de Clifford et physique relativiste; ©2004, Presses polytechniques et universitaires romandes, Lausanne, tous droits réservés. Version anglophone : ©2007, ISBN 978-3-7643-7790-8 Birkhäuser Verlag AG, Basel - Boston - Berlin, 176 pages.

[07]Testing General Relativity with Stellar Orbits around the Supermassive Black Hole in Our Galactic Center; Phys. Rev. Lett. 118, 211101 (2017).

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event Date de dernière mise à jour : 11/08/2020

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