Avoir plus d’outils aide; avoir les bons outils c’est mieux. L’utilisation de plusieurs dimensions peut simplifier des problèmes difficiles, non seulement en science-fiction mais aussi en physique, et relier des théories contradictoires.
Par exemple, la théorie de la relativité générale d’Einstein – qui réside dans le tissu de l’espace-temps déformé par des planètes ou d’autres objets massifs – explique comment la gravité fonctionne dans la plupart des cas. Cependant, la théorie s’effondre dans des conditions extrêmes telles que celles existant dans les trous noirs et les soupes primordiales cosmiques.
Une approche connue sous le nom de théorie des supercordes pourrait utiliser une autre dimension pour aider à relier la théorie d’Einstein à la mécanique quantique, résolvant bon nombre de ces problèmes. Mais les preuves nécessaires pour étayer cette proposition ont fait défaut.
Maintenant, une équipe de chercheurs dirigée par l’Université de Kyoto explore «l’espace de Sitter» pour invoquer une dimension supérieure pour expliquer la gravité dans l’univers primitif en expansion. Ils ont développé une méthode concrète pour calculer les fonctions de corrélation entre les fluctuations sur l’univers en expansion en utilisant l’holographie.
« Nous nous sommes rendu compte que notre méthode pouvait être appliquée de manière plus générique que prévu tout en traitant de la gravité quantique », explique Yasuaki Hikida, de l’Institut Yukawa de physique théorique.
Les modèles théoriques de l’astronome néerlandais Willem de Sitter décrivent l’espace d’une manière qui correspond à la théorie générale de la relativité d’Einstein, en ce sens que la constante cosmologique positive explique l’expansion de l’univers.
En commençant par les méthodes existantes de gestion de la gravité dans l’espace anti-de Sitter, l’équipe de Hikida les a remodelées pour travailler à l’expansion de l’espace de Sitter afin de tenir compte plus précisément de ce que l’on sait déjà sur l’univers.
« Nous étendons maintenant notre analyse pour étudier l’entropie cosmologique et les effets de la gravité quantique », ajoute Hikida.
Bien que les calculs de l’équipe n’aient considéré qu’un univers tridimensionnel comme cas test, l’analyse peut facilement être étendue à un univers quadridimensionnel, permettant d’extraire des informations de notre monde réel.
« Notre approche contribue peut-être à valider la théorie des supercordes et permet des calculs pratiques sur les changements subtils qui se sont répercutés sur le tissu de notre univers primitif. »
L’étude est publiée dans la revue Lettres d’examen physique.
Plus d’information:
Heng-Yu Chen et al, Holographie tridimensionnelle de Sitter et corrélateurs en masse à un moment tardif, Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103/PhysRevLett.129.061601