Le monde tel que nous le connaissons a trois dimensions d’espace – longueur, largeur et profondeur – et une dimension de temps. Mais il y a une possibilité hallucinante que beaucoup plus de dimensions existent là-bas. Selon la théorie des cordes, l’un des principaux modèles de physique du dernier demi-siècle, l’univers fonctionne avec 10 dimensions. Mais cela soulève une grande question : S’il existe 10 dimensions, pourquoi ne les connaissons-nous pas toutes ou ne les avons-nous pas détectées ? Lisa Grossman, de ScienceNews, rapporte qu’un nouvel article suggère une réponse, en montrant que ces dimensions sont si minuscules et si fugaces que nous ne pouvons actuellement pas les détecter.
Il est difficile d’expliquer complètement les mathématiques derrière la théorie des cordes sans organiser un séminaire d’études supérieures ou deux, mais en substance les dimensions cinq à dix ont à voir avec la possibilité et incluent tous les futurs possibles et tous les passés possibles, y compris des réalités avec une physique totalement différente de celle de notre univers.
Si deux protons se heurtent à des vitesses suffisamment élevées, ils ont la capacité de créer un minuscule trou noir qui n’existerait qu’une fraction de seconde avant de disparaître, selon une nouvelle étude, qui n’a pas été examinée par des pairs, sur le serveur de préimpression arXiv.org. La collision ouvrirait une petite bulle d’espace interdimensionnel où les lois de la physique sont différentes des nôtres, ce qui entraînerait un événement connu sous le nom de désintégration du vide. En physique quantique, la désintégration du vide implique que si l’espace interdimensionnel était suffisamment grand, nous serions grillés. Avec suffisamment de gravité pour interagir avec notre monde, la « bulle de mort cosmique » nouvellement formée se développerait à la vitesse de la lumière, changerait rapidement la physique de notre univers, le rendrait inhabitable et nous zapperait effectivement de l’existence.
« Si vous vous tenez à proximité lorsque la bulle commence à se développer, vous ne la voyez pas arriver », explique à Grossman la coauteure de l’étude, la physicienne Katie Mack de l’université d’État de Caroline du Nord. « Si elle vous arrive par le bas, vos pieds cessent d’exister avant que votre esprit ne s’en rende compte. »
Les rayons cosmiques de très haute énergie se cognent les uns contre les autres en permanence avec suffisamment d’énergie pour déclencher ce processus. Selon les chercheurs, si les dimensions supplémentaires étaient suffisamment importantes pour permettre la formation de la bulle de mort, cela se serait déjà produit des milliers de fois. Le fait que nous existons toujours est une preuve indirecte que les autres dimensions sont ultra-minces. L’équipe a calculé qu’elles doivent être plus petites que 16 nanomètres, trop petites pour que leur gravité puisse influencer beaucoup notre monde et des centaines de fois plus petites que les calculs précédents, rapporte Grossman.
La nouvelle étude fait suite à une autre étude sur les dimensions supplémentaires publiée en juillet dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Mara Johnson-Groh, de LiveScience, rapporte que l’une des grandes questions de la physique est de savoir pourquoi l’expansion de l’univers s’accélère. Une théorie veut que la gravité s’échappe de notre univers vers d’autres dimensions. Pour tester cette idée, les chercheurs ont examiné les données des ondes gravitationnelles récemment découvertes. Si notre univers fuyait la gravité à travers ces autres dimensions, ont raisonné les chercheurs, alors les ondes gravitationnelles seraient plus faibles que prévu après avoir voyagé à travers l’univers.
Mais les chercheurs ont constaté qu’elles n’avaient pas perdu d’énergie au cours de leur long voyage, ce qui signifie que les autres dimensions n’existent pas ou sont si minuscules qu’elles n’affectent pas beaucoup la gravité, voire pas du tout.
« La relativité générale dit que la gravité devrait fonctionner en trois dimensions, et montrer que c’est ce que nous voyons », explique à Johnson-Groh le physicien Kris Pardo de Princeton, auteur principal de l’étude de juillet. La dernière étude conclut également que la taille des dimensions supplémentaires est si petite qu’elle exclut de nombreuses théories sur la gravité qui s’échappe de notre univers.
Le cosmologiste Ian Moss de l’Université de Newcastle en Angleterre dit à Grossman que le dernier article est approfondi et qu’il ne voit pas de défauts flagrants, mais qu’il y a encore trop d’inconnues pour dire que la limite de 16 nanomètres est certaine.