Percée en physique, nous avons enfin vu la gravité : une expérience quantique révèle pour la première fois les gravitons

Des physiciens proposent une nouvelle expérience pour capturer les gravitons, des particules insaisissables porteuses de force gravitationnelle, à l'aide d'une tige en aluminium ultra-froide

Depuis plus d'un siècle, le graviton – la particule théorique qui devrait porter la force de gravité – ressemble plus à un mythe qu’à une réalité scientifique. Aujourd'hui, un groupe de physiciens de l'Université de Stockholm a développé une expérience qui pourrait enfin piéger ces fantômes quantiques insaisissables.

Les gravitons sont l'équivalent des photons dans le champ gravitationnel. Si les photons portaient la force électromagnétique, les gravitons devraient faire de même pour la gravité. Mais si les photons peuvent être capturés avec le sourire (tout ce dont vous avez besoin est un appareil photo), les gravitons sont décidément plus timides. Certains physiciens, désormais vaincus par leur invisibilité, prétendent même que nous ne les verrons jamais. Mais il ne faut jamais dire jamais.

L’équipe de recherche de Stockholm n’abandonne cependant pas. Il a proposé une expérience qui, du moins sur le papier, a du potentiel. Voici comment cela fonctionne : prenez une barre d'aluminium de 1 800 kilos (oui, vous avez bien lu), refroidissez-la à des températures proches du zéro absolu et connectez-la à des capteurs quantiques. Le but ? Détectez les ondes gravitationnelles traversant le métal. Lorsque cela se produit, la barre vibre imperceptiblement, et ces sauts quantiques enregistrés par les capteurs pourraient être le signal tant attendu : un seul graviton.

Pour l’instant, le problème est que ces capteurs quantiques, censés détecter d’infimes vibrations, ne sont pas encore assez sensibles. En gros, c'est comme essayer d'entendre un murmure lors d'un concert de rock. Cependant, les chercheurs sont optimistes : ils estiment que le développement d’une technologie adéquate est désormais imminent. Et s’il y a une chose que la science nous a apprise, c’est que l’avenir pourrait vraiment être à nos portes.

L'expérience s'inspire des études des années 1960 de Joseph Weber, pionnier de la recherche sur les ondes gravitationnelles. Weber a utilisé des cylindres en aluminium pour tenter de capturer ces ondes, mais ses résultats n'ont jamais été confirmés. Pourtant, l’idée de base reste bonne : l’aluminium, avec la bonne approche, pourrait être le matériau idéal pour détecter les vibrations provoquées par les ondes gravitationnelles et, qui sait, capter un graviton.

Quel est l'enjeu ?

Mais pourquoi est-il si important de trouver des gravitons ? La gravité est l’une des quatre forces fondamentales de la nature, mais c’est aussi celle qui nous échappe le plus. Les autres forces ont leurs particules porteuses : les photons pour l'électromagnétisme, les gluons pour l'interaction forte et les bosons W et Z pour l'interaction faible. Cependant, la gravité semble toujours jouer à cache-cache avec les physiciens.

Trouver le graviton signifierait donner un visage à la gravitéet ce serait la première étape pour l’insérer définitivement dans le modèle standard de la physique. En d’autres termes : ce serait comme être capable de reconstituer la dernière pièce d’un puzzle que nous avons commencé à construire il y a des décennies. Et pour une fois, ce n'est pas une pièce qui s'est perdue sous le canapé.

Si les physiciens de Stockholm parviennent à leurs fins, la prochaine étape sera d'observer les ondes gravitationnelles générées par des phénomènes cosmiques dévastateurs, comme les collisions entre étoiles à neutrons. Des événements de ce type pourraient générer un véritable déluge de gravitons, mais seule une très petite partie d’entre eux pourrait être absorbée par le barreau d’aluminium. Cependant, avec les bons capteurs, même ces quelques-uns pourraient suffire à écrire l’histoire.

Source: Communications naturelles