Les trois dimensions de l’espace dans lequel nous vivons ne sont mises en doute par personne : devant, derrière, en haut (ou en bas). Imaginer autre chose relève de la science-fiction.. Cependant des physiciens sérieux ont depuis longtemps été tentés par la perspective dite des extra-dimensions . Les prendre en considération permettrait selon eux, de résoudre quelques grandes questions relatives à la nature exacte de l’univers .
Ainsi George Obied, physicien à l’université d’Oxford, s’interroge : Pourquoi seulement trois dimensions, pourquoi pas plusieurs autres ? C’est un fait que depuis plusieurs années, des chercheurs ont proposé des techniques qui pourraient finalement apporter la preuve de ces extra-dimensions. On pourrait citer celle dite « gravity leaking » ou fuite de gravité. Ce terme signifie que la force de gravité ne pourrait se faire sentir que dans les trois dimensions de l’espace que nous connaissons. Mais il en existerait d’autres dans lesquelles nous ne pouvons pas percevoir son influence.
Ces hypothèses n’ont pas abouti. Que ce soit dans les trous noirs ou au niveau microscopique, l’existence d’une force gravitationnelle entre deux objets, qualifiée depuis Newton de « 1/R² force », n’a pu être mise en défaut.
voir https://en.wikipedia.org/wiki/Inverse-square_law
voir aussi https://www.sciencenews.org/article/gravity-doesnt-leak-large-hidden-dimensions
Aujourd’hui cependant Obied et d’autres chercheurs ont évoqué une nouvelle extra-dimension radicalement différente des autres. Elle a été nommée la dimension noire (dark dimension), qui permettrait de résoudre le problème de la matière noire . Bien que non observée à ce jour, la matière noire ou matière sombre, est une catégorie de matière hypothétique, invoquée dans le cadre du Modèle ΛCDM ou modèle de concordance pour rendre compte de certaines observations astrophysiques, notamment les estimations de la masse des galaxies ou des amas de galaxies et les propriétés des fluctuations du fond diffus cosmologique.
Quelques annés après, le physicien Theodor Kaluza en travaillant les équations d’Einstein introduisit le concept de cinquième dimension. Mais il découvrit très vite alors que celui-ci pouvait correspondre au concept de champ électromagnétique. Ainsi se trouvaient unifiées dans un cadre unique;. ces deux forces fondamentales de la nature, la gravité et l’électromagnétisme .
En 1926, le physicien théoricien Oscar Klein cru pouvoir affirmer que les extra dimensions indétectables du fait de leur petite taille seraient compatibles avec la théorie quantique récemment découverte . Elles seraient en ce cas infiniment plus petites qu’un atome. Elles se trouveraient dans tous les points de l’espace. Cette hypothèse dite Kamula-Klein ne fut jamais vérifiée.
Elle conduisit cependant à la théorie des cordes. Selon celle-ci tout ce qui existe est fait de cordes qui vibrent en 10 dimensions. Six d’entre elles sont très petites et forment des nœuds un peu semblables à ceux que Oscar Klein avait envisagés. Les particules fondamentales, électrons, quarks, bosons de Higgs, seraient faites de tels nœuds.
La raison pour laquelle de telles extra-dimensions n’ont pas encore été observée serait leur petite taille.
Cependant si de tels noeuds existaient, ils pourraient prendre la forme de particules jamais encore observées dites gravitons. Les théoriciens avaient espérer pouvoir détecter des gravitons à l’occasion des observations récentes d’ondes gravitationnelles, mais rien de tel ne s’est produit .
Une nouvelle observation prévue à l’occasion de la future expérience dite Gravity from the Quantum Entanglement of Space Time (GquEST) en cours de préparation au California Institute of Technology pourra peut-être apporter des réponses.
L’étude des millions de galaxies et amas de galaxies aujourd’hui observables pourra peut-être aussi montrer si elles se conforment ou non aux forces gravitationnelles telles que l’on se les représente aujourd’hui
Source New Scientist The Spaces in between p.33 , 13 July 2024
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