30 Septembre 2010

Science fondamentale

La théorie de la Relativité Générale est aujourd'hui un outil de reference de la physique experimentale, non seulement pour les observatoires astrophysiques qui scrutent l'univers à grande echelle mais aussi dans la vie courante, par exemple dans les systèmes de positionnement et de navigation tels que GPS et GALILEO. 

Elle décrit la force de gravitation à travers l'introduction de la notion de courbure de l'espace-temps associée au contenu en matière et en énergie de l'Univers. L'espace temps n'est plus immuable et sa déformation est une manifestation du champ de gravitation. Les effets qu'elle prédit ont jusqu'à présent été confirmés expérimentalement.

Cependant les physiciens considèrent que la Relativité Générale n'est pas la théorie ultime des lois de la nature. En effet, toutes les particules et interactions connues autres que la gravitation (interactions faible, électromagnétique, et forte) sont décrites par le Modèle Standard de physique des particules qui est une théorie quantique des champs, au contraire de la Relativité Générale qui est une théorie classique (non quantique). Dans les situations où gravitation et physique quantique ont toutes les deux à jouer un rôle majeur, comme à l'intérieur des trous noirs ou dans l'Univers primordial, ces deux théories apparaissent inconciliables . C'est pourquoi de nombreux physiciens sont en quête d'une théorie cohérente unifiée qui donnerait une description complète de toutes les interactions de la nature y compris aux très faibles échelles de distance ou aux très grandes energies.

Charge utile ACES

Dans les années à venir, ces nouvelles idées relatives à la nature de l'espace-temps, à l'existence éventuelle de dimensions supplémentaires ou à la nature encore inconnue de la matière noire et de l'énergie noire qui semblent être les principales composantes de l'Univers devront être soumises à l'épreuve de l'expérience. Une question essentielle sera en particulier de séparer ces composantes matière et energie noire d'une éventuelle modification des lois de la Relativité Générale à l'échelle de l'Univers. Sur ce point les approches de la physique fondamentale et de l'astrophysique devront être confrontées.

Cette remise en question des fondements de la physique indique déjà que de minuscules effets violant la Relativité Générale devraient être observables, par exemple une violation du Principe d'Equivalence entre masse pesante et masse inerte ou encore une dérive avec le temps des constantes fondamentales des lois de la physique. Leur détection exigera des expériences d'une sensibilité extrème encore jamais atteinte et qui ne peuvent être réalisées sur terre.

Voir aussi