L’Univers semble plus simple que ce que les théories actuelles ne l’imaginent. Les observations récentes, des vastes étendues cosmiques aux plus petites particules, ne révèlent pas la complexité attendue par les scientifiques. Ce constat remet en question les grands modèles de la cosmologie moderne, comme la théorie des cordes et l’inflation cosmique.
Depuis des décennies, la théorie des cordes suggère que l’Univers est composé de minuscules boucles de matière en vibration. Mais pour fonctionner, elle introduit des dimensions supplémentaires de l’espace, invisibles et repliées sur elles-mêmes. L’inflation, de son côté, propose que l’Univers aurait connu une expansion fulgurante juste après le Big Bang. Ceci expliquerait pourquoi il semble aussi uniforme. Cependant, malgré leurs qualités théoriques, ni l’une ni l’autre de ces hypothèses n’a reçu de preuves concrètes jusqu’à présent.
Deux physiciens, dont Latham Boyle, proposent une alternative simple et audacieuse: un Univers symétrique où le Big Bang aurait créé un « reflet temporel ». Dans leur hypothèse du « miroir », l’Univers serait accompagné d’un anti-univers, évoluant en sens inverse dans le temps, tout en respectant une symétrie appelée CPT, un principe qui équilibre la matière et l’antimatière dans le temps et l’espace.
Ce modèle du « miroir » pourrait expliquer plusieurs énigmes de la cosmologie moderne. Il donnerait, par exemple, une réponse élégante à l’énigme de la matière noire. Selon cette réponse, des particules hypothétiques appelées neutrinos « droitiers », invisibles sauf par leur influence gravitationnelle, pourraient constituer cette matière. Et cette hypothèse est vérifiable: si elle est exacte, un des trois types de neutrinos connus devrait être sans masse, une propriété en cours d’examen par les chercheurs.
Les chercheurs se sont aussi intéressés à la question de l’entropie, un concept lié à l’organisation de l’Univers. Selon eux, un Univers simple, plat et en expansion, comme celui que nous observons, serait l’état le plus probable et le plus stable. Cette approche, fondée sur des calculs de probabilité, pourrait expliquer pourquoi notre Univers est aussi uniforme, sans avoir besoin de recourir à l’inflation.
Mieux encore, des variations quantiques dans cet Univers « miroir » suffiraient à expliquer la formation des structures observées, comme les galaxies, sans engendrer d’ ondes gravitationnelles jusqu’à maintenant non détectées de façon incontestable.
Référence
[Submitted on 5 Aug 2024]
On Interstellar Quantum Communication and the Fermi Paradox
Since it began \cite{CocconiMorrison}, the search for extraterrestrial intelligence (SETI) has focused on interstellar \emph{classical} communication. Recently, Berera \cite{Berera:2020rpl} pointed out that, at certain frequencies, photon qubits can retain their quantum coherence over interstellar (and even intergalactic) distances, raising the prospect of interstellar \emph{quantum} communication. This is an intriguing possibility, since quantum communication permits certain tasks that would be impossible with classical communication, and allow exponential speed-ups for others. (We suggest some motivations in the interstellar context.) But quantum coherence alone is not sufficient for quantum communication: here, for the first time, we analyze the \emph{quantum capacity} Q of an interstellar channel. We point out that, to have non-zero quantum capacity Q>0, interstellar communication over a distance L must use wavelengths λ<26.5cm (to avoid depolarization by the cosmic microwave background), and \emph{enormous} telescopes of effective diameter D>0.78λL−−−√ (to satisfy quantum erasure constraints). For example, for two telescopes of diameter D on Earth and Proxima Centauri, this implies D>100km! This is a technological threshold that remains to be crossed in order for reliable one-way quantum communication to become possible, and suggests a fundamental new resolution of the Fermi paradox.
The Fermi paradox is the discrepancy between the lack of conclusive evidence of advanced extraterrestrial lifeand the apparently high likelihood of its existence
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