• Cosmologie: une nouvelle approche semble être en mesure de résoudre l'incohérence de l'estimation de la constante cosmologique Λ (lambda)!____¤201909

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «On the cosmological constant problem» ont été publiés dans la revue Physics Letters B, propose une approche qui semble être en mesure de résoudre l'incohérence de l'estimation de la constante cosmologique Λ (lambda), d'abord introduite il y a un siècle par Albert Einstein dans sa théorie de la relativité générale, estimation considérée ici comme la pire de toute l’histoire de la physique: ce problème peut être résolu en acceptant l'idée qu’une autre constante, celle de la gravitation universelle G de Newton qui intervient aussi dans les équations de la relativité générale, puisse varier.

     

    Rappelons tout d'abord que lorsqu'Albert Einstein avait introduit la constante cosmologique dans les équations de la relativité générale, il l'avait fait «pour que sa théorie soit compatible avec un Univers qu’il imaginait statique». Néanmoins, avec la découverte en 1929, par le physicien Edwin Hubble «que les galaxies s’éloignent toutes les unes des autres, signe que l’Univers est en réalité en expansion», elle est alors apparue inutile.

     

    Cependant, l’analyse précise des supernovæ lointaines offre en 1998 «la preuve que l’expansion de l’Univers, loin d’être constante, subit même une accélération, comme si une force mystérieuse faisait gonfler le cosmos de plus en plus rapidement». A cause de cela, la constante cosmologique est «de nouveau appelée à la rescousse afin de décrire ce que les physiciens appellent l’'énergie du vide'», une énergie de nature «inconnue (on parle d’énergie sombre, de quintessence, etc), mais qui est responsable de l’expansion accélérée de l’Univers».

     

    Une valeur expérimentale de cette constante cosmologique a alors été fournie par «les observations les plus précises des supernovæ et surtout du fond diffus cosmologique (un rayonnement micro-onde qui provient de tous les points du ciel et qui est considéré comme la relique du Big Bang)»: elle est très petite (1,11 × 10−52 m−2) mais suffisante «pour générer l’effet désiré d’une expansion accélérée».

     

    Le problème, c’est que la valeur théorique de cette constante «obtenue grâce à la théorie quantique des champs selon laquelle, à toute petite échelle, en tout point de l’espace et à tout moment, des couples de particules se créent et s’annihiler quasi-instantanément» est très différente [«l'énergie de cette 'fluctuation du vide' (un phénomène bien réel) est interprétée comme une contribution à la constante cosmologique»].

     

    En fait, «on obtient un chiffre énorme (3,83 × 10+69 m−2), largement incompatible avec la valeur expérimentale». L'estimation représente même «le plus grand écart jamais obtenu» entre «la théorie et l’expérience dans l’ensemble de la science» (un facteur 10^120, c’est-à-dire un «1» suivi de 121 «0»).

     

    Pour sa part, l'auteur de l'étude ici présentée a eu il y a quelques années «l’idée originale d’introduire une variation dans la constante universelle de gravitation G (celle de Newton) qui apparaît dans les équations d’Einstein». Autrement dit, «l’Univers dans lequel nous vivons (avec un G valant 6,674 08 × 10−11 m3/kg s2) devient un cas particulier parmi un nombre infini de possibilités théoriques différentes».

     

    En fin de compte, cette approche mathématique «permet, après nombre développements et hypothèses, de calculer le paramètre ΩΛ (oméga lambda) qui est une autre manière d’exprimer la constante cosmologique mais qui est nettement plus facile à manier». ΩΛ «désigne aussi la fraction actuelle de l'univers qui est composée d’énergie sombre (le reste étant composé de matière)». Comme la valeur théorique obtenue «est de 0,704, ou 70,4%», on peut dire que «ce chiffre est en bon accord avec la meilleure estimation expérimentale obtenue à ce jour: 0,685, ou 68,5%».

     

     


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