Un nouveau modèle cosmologique suggère l’existence d’un univers parallèle

En explorant de nouveaux modèles mathématiques, la recherche en physique moderne permet de remettre en question les lois communément admises expliquant le monde qui nous entoure. Parfois proches de la science-fiction, parfois plus consensuelles, certaines théories modernes proposent un nouveau regard sur l’Univers. Des chercheurs américains viennent de mettre en évidence, à l’aide de deux feuilles de graphène superposées, la possibilité d’un second univers en interaction avec le nôtre.

Après l’étude de couches de graphène (composées d’hexagones de carbone) aux motifs répétitifs, deux chercheurs de l’université du Maryland ont découvert par hasard une propriété étonnante. Lorsqu’une feuille de carbone étirée et incurvée est posée sur une autre feuille également incurvée, le nouveau motif créé a un impact direct sur la conductivité électrique. Les chercheurs se sont ensuite rendu compte que les résultats de ces expériences étaient assimilables à de « petits univers », et que le phénomène impliqué pourrait se généraliser à d’autres domaines. D’après eux, si deux univers (dont le nôtre représenterait l’un des deux) interagissaient entre eux, alors ce modèle physique pourrait s’appliquer. Autrement dit, une réalité parallèle à la nôtre pourrait exister.

En s’appliquant à l’univers entier, le modèle cosmologique pourrait ainsi prédire et expliquer certaines caractéristiques de notre univers, comme son expansion accélérée et le boson de Higgs — une particule élémentaire permettant de justifier la masse d’autres particules.

Les motifs moirés à répétition influencent le comportement des électrons

Dans le détail, des motifs appelés « motifs moirés » confèrent ces propriétés électriques particulières aux deux feuilles de matériau carboné. Ils se forment lorsque deux motifs répétitifs se chevauchent, et que l’une des couches est tordue, décalée ou étirée. La répétition de ces motifs modifie alors la physique du matériau et le comportement des électrons.

Les chercheurs rapportent que dans le cas du « graphène à angle magique », le motif moiré se répète sur une longueur environ 52 fois supérieure à la longueur du motif des feuilles individuelles. Le niveau d’énergie qui régit le comportement des électrons chute alors brutalement, permettant de nouveaux comportements, comme la supraconductivité.

Pour mener à bien leurs expériences, les chercheurs se sont également penchés sur l’échelle de l’univers considéré : l’échelle de longueur (ou d’une valeur physique en général) décrit le niveau de précision. Si l’on considère par exemple la taille d’un atome, un dixième de millimètre est beaucoup, mais insignifiant à l’échelle d’un terrain de sport — les deux échelles étant trop différentes. Il faut savoir que les différents domaines de la physique imposent des limites fondamentales à certaines des échelles (les plus petites et les plus grandes), et cela donne sens aux équations (physique classique vs. physique quantique par exemple).

Dans le cas qui nous intéresse, la longueur de Planck (liée à la constante cosmologique) a été utilisée. Pour déterminer sa valeur, il faudrait mesurer plusieurs détails dans l’univers — comme la vitesse à laquelle les galaxies s’éloignent les unes des autres —, les inclure dans les équations et calculer la valeur de la constante. Toutefois, la combinaison des effets relativistes et quantiques engendre quelques difficultés pour ce faire. Les motifs moirés éclaireraient le problème puisqu’ils peuvent produire des différences d’échelle spectaculaires.

Dans des travaux préliminaires, les chercheurs s’étaient déjà penchés sur la théorie des deux univers en interaction, nommés « bi-mondes ». Chacun d’entre eux serait complet en soi, rempli d’ensembles correspondants de matière et de champs. Mais le nouveau modèle explore davantage, suggérant que les deux mondes en interaction pourraient expliquer une constante cosmologique faible. Ces résultats pourraient répondre à de nombreuses questions en suspens sur certaines lois contradictoires ou confuses de la physique.

Source : Physical Review Research