Des simulations soutiennent la théorie selon laquelle l’Univers serait un hologramme

Trou_noir-illustration
Une équipe de physiciens a fourni quelques unes des preuves les plus claires à ce jour permettant de penser que notre Univers serait une projection holographique.

En 1997, le physicien théoricien Juan Maldacena proposait que le modèle audacieux de l’Univers dans lequel la gravitation résulte de cordes vibrantes infiniment fines pouvait être réinterprété en termes de physique bien établie. Le monde mathématique complexe des cordes, qui existe dans 9 dimensions d’Espace et une dimension de temps ne serait qu’un hologramme : la véritable action se produirait dans un cosmos beaucoup plus simple où il n’y a pas de gravitation.

L’idée de Maldacena a ravi les physiciens car elle offrait des bases solides à la célèbre théorie des cordes et parce qu’elle résolvait les incohérences apparentes entre la physique quantique et la théorie de la gravitation d’Einstein (la relativité générale). Elle fournissait aux physiciens une pierre de Rosette mathématique, une dualité qui leur permettait de traduire les 2 langages, de passer facilement de l’un à l’autre pour résoudre les problèmes qui semblaient insolubles dans l’un en les traduisant dans l’autre. Mais même si la validité des idées de Maldacena a été considérée comme acquise, une preuve rigoureuse était difficile à obtenir.
Dans 2 articles postés sur arXiv, Yoshifumi Hyakutake (Université Ibaraki, Japon) et ses collègues nous offrent des indices convainquants que la conjecture de Maldacena est vraie.

Dans un des articles, Hyakutake calcule l’énergie interne d’un trou noir, la position de son horizon des évènements (la frontière entre le trou noir et le reste de l’Univers), son entropie et d’autres caractéristiques basées sur les prédictions de la théorie des cordes ainsi que les effets des particules virtuelles qui apparaissent et disparaissent continuellement. Dans l’autre article, il calcule avec ses collaborateurs l’énergie interne du cosmos correspondant en dimensions inférieures et une absence de gravitation. Les 2 calculs correspondent.

Maldacena, qui est maintenant à l’Institute for Advanced Study de Princeton, et n’a pas contribué à ce travail d’équipe, pense que le calcul est correct. Il a déclaré que ces résultats sont un moyen intéressant de tester de nombreuses idées de la gravité quantique et de la théorie des cordes. Les 2 articles, ajoute-t-il, sont l’aboutissement d’une série d’articles qui ont été soumis par cette équipe japonaise au cours des dernières années. Il explique que l’ensemble de ces articles teste la dualité (la nature duale des univers) dans des régimes où il n’y a pas de tests analytiques.

« Ils ont confirmé numériquement, peut-être pour la première fois, quelque chose dont nous étions assez sûrs mais qui n’était encore qu’une conjecture, à savoir que la thermodynamique de certains trous noirs peut-être reproduite à partir d’un univers de dimensions inférieures » explique Leonard Susskind, physicien théoricien de l’Université de Stanford (Californie) qui faisait partie des premiers théoriciens à explorer l’idée des univers holographiques.
Aucun des modèles d’Univers explorés par l’équipe japonaise ne ressemble au notre, note Malcadena. Le cosmos avec un trou noir a 10 dimensions, 8 d’entre elles formant une sphère à 8 dimensions. L’autre cosmos, sans gravitation, n’a qu’une seule dimension et sa ménagerie de particules quantiques ressemble à un groupe de ressorts idéalisés ou d’oscillateurs harmoniques attachés les uns aux autres.

Néanmoins, explique Maldacena, la preuve numérique que ces 2 mondes apparemment différents sont en fait identiques nous donne l’espoir que les propriétés gravitationnelles de notre Univers pourront un jour être expliquées par un cosmos plus simple, purement en termes de théorie quantique.
Source : http://www.nature.com/

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