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Les dimensions cachées de l'Univers

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l'espace tridimensionnel serait-il également plongé dans un espace plus vaste, à quatre dimensions? L'idée utilisée pour une révision des théories de l'espace-temps en découle. Dans un univers à deux dimensions, l'espace serait comme un tapis de billard infini, et les physiciens des hautes énergies lanceraient des particules planes les unes contre les autres, jusqu'à les détruire. Ils s'étonneraient de voir disparaître une partie notable des énergies mises en jeu dans leurs collisions : cette énergie manquante correspondrait au bruit engendré par les chocs. Ne percevant que les signaux sonores qui se propagent dans les deux dimensions du billard, les physiciens n'entendraient qu'une infime partie du bruit total. Toutefois, à partir de leurs observations partielles, les physiciens les plus hardis pourraient conjecturer l'existence d'une troisième dimension. Dans cette dimension supplémentaire, l'énergie sonore manquante serait emportée par des particules inconnues : les phonons... Le scénario que quelques physiciens proposent aujourd'hui est l'extension de cette idée aux dimensions supérieures. Il existe des variantes de ces nouvelles théories de l'espace-temps, mais toutes assimilent notre espace tridimensionnel à un «billard» plongé dans un univers qui comporte une ou plusieurs dimensions supplémentaires. Tout ce que nous voyons dans les trois dimensions qui nous sont familières y serait confiné, à l'exception des gravitons, les particules qui transmettent l'interaction gravitationnelle. Comme les phonons dans l'univers du billard, les gravitons n'ont pour le moment jamais été découverts. Déjà, certains expérimentateurs tentent de découvrir ces dimensions cachées. Leurs dispositifs expérimentaux testent l'influence éventuelle de ces dimensions sur la gravité à petite distance. Ils espèrent notamment que le Grand Collisionneur de hadrons LHC (de l'anglais Large Hadron Collider) révélera également des phénomènes commandés par la nature quantique de la gravitation à petite distance, telle la création d'éphémères micro-trous noirs. Notre théorie des dimensions cachées se fonde sur les avancées les plus récentes de la théorie des cordes : les particules observées dans les accélérateurs sont identifiées aux modes vibratoires de cordes élémentaires. Grâce à ce concept, la théorie des dimensions cachées résoudra peut-être les énigmes actuelles de la physique des particules et de la cosmologie. Si ces expériences ne réfutent pas la théorie des dimensions cachées, alors notre notion de l'Univers changera. Ce dernier ne serait donc qu'une mince membrane d'un espace aux multiples dimensions ; dans des coupes passant par les dimensions supplémentaires, notre Univers n'apparaîtrait que comme un point unique et infinitésimal sur chaque tranche, entouré de vide. Une telle révolution de nos conceptions n'en serait qu'une de plus dans la vieille tradition copernicienne : l'astronome polonais du XVIe siècle montra que la Terre n'est pas le centre du Système solaire ; puis les astronomes ont montré que le Système solaire n'est pas celui de la Galaxie, et que notre Galaxie n'est pas le centre de l'Univers. Aujourd'hui, nous découvrons que nos trois dimensions ne sont pas le centre (ou l'essentiel) de l'Univers. Des membranes d'autres univers tridimensionnels pourraient être parallèles à la nôtre et placées à moins de un millimètre de la nôtre. En outre, bien que toutes les particules du Modèle standard soient nécessairement collées à la membrane qui constitue notre univers, on peut supposer que des particules autres que le graviton ne font pas partie du Modèle standard et se propagent dans les dimensions supplémentaires. Loin d'être vides, les dimensions cachées contiendraient une multitude de structures intéressantes, voire d'autres univers...

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• Publié dans : Nanomatériaux
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