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Leur existence n’est encore prouvée que théoriquement. Mais si un jour elle est confirmée dans la “nature”, Albert Einstein se sera trompé. Et c’est une équipe d’astrophysiciens belges qui aura contribué à déloger – un peu – le grand homme de son piédestal. A l’Université de Namur, l’équipe dirigée par le professeur André Füzfa (avec Massimiliano Rinaldi et Sandrine Schlögel comme collaborateurs) a annoncé la découverte théorique d’objets a priori étranges apparentés au fameux boson de Higgs. Des objets extrêmement petits et denses, ressemblant à des particules et dont la masse individuelle pourrait atteindre jusqu’à plusieurs centaines de millions de tonnes… Ces objets seraient faits de matière qui fut extrêmement compressée dans l’Univers primordial (primitif, à ses débuts).

Plus petit que le noyau d’atome

Ils ont été baptisés “monopoles de Higgs”. “Ces monopoles de Higgs pourraient avoir une masse aussi grande que celle d’un petit astéroïde de quelques centaines de mètres de longueur mais concentrée dans une région bien plus petite que le noyau d’un atome…”, explique l’équipe de chercheurs, dont l’étude vient d’être publiée dans la prestigieuse revue “Physical Review Letters”. L’existence et le comportement de ces objets étranges – nouvel état de la matière à côté des quarks, gluons, étoiles, planètes… – remet en cause la célébrissime théorie de la relativité générale d’Einstein. Celle-ci affirme que la gravitation est universelle. C’est-à-dire que la gravitation est la même partout et pour tous, que tous les corps vont ressentir les mêmes effets. En un mot, que tous les corps tombent de la même façon. “Si on trouve ces monopoles dans la nature, Einstein n’aura pas eu complètement raison. Il aura eu en partie tort. Pour l’instant, l’existence de ces monopoles est déjà prouvée théoriquement, détaille le Pr Füzfa. Ces monopoles de Higgs devraient maintenant être recherchés si on veut pousser plus loin la théorie de la relativité.”

Modèle incomplet

Les Namurois sont partis de la théorie que le modèle de la relativité d’Einstein est incomplet, ainsi que beaucoup de chercheurs le font actuellement. Et à partir de cette théorie, ils ont réalisé des simulations numériques. En clair, l’équipe a travaillé par ordinateur, à l’aide du supercalculateur Hercules de l’Université de Namur. L’existence des monopoles est donc à ce stade une possibilité théorique.

Les trois chercheurs se sont particulièrement intéressés à la gravitation et au champ de Higgs, qu’ils ont combinés et intégrés dans un modèle numérique. Ce champ de Higgs est le parent du fameux boson, particule élémentaire centrale dans la formation de l’Univers. Le boson de Higgs, à l’instar de la lumière, peut à la fois être onde (champ) et particule. Ce “champ-onde” de Higgs interagit avec les autres particules élémentaires (comme les électrons et les quarks) pour leur donner leur masse. En résolvant des équations par ordinateur, les trois chercheurs ont découvert – de façon inattendue – la possibilité d’objets tels les monopoles de Higgs.

De la matière noire?

La présence postulée des monopoles permet d’expliquer comment se propage l’onde de Higgs autour des objets matériels (étoiles, etc.). Et elle n’est pas compatible avec la gravitation universelle. “Dans la relativité, on a l’universalité de la gravitation, et donc l’onde de Higgs se propage de la même façon à l’intérieur et à l’extérieur des objets matériels. Si vous faites sauter cette hypothèse de la relativité – ce qu’on a fait – la manière dont l’onde se propage est différente dans la matière et dans le vide. C’est pour cela qu’on peut former l’hypothèse d’un monopole. Ce monopole de Higgs, c’est une enveloppe de matière très compacte, où l’onde de Higgs se propage d’une certaine façon, et puis on part dans une autre région, une région qui est vide et on a une autre distribution du champ, une autre façon dont l’onde se propage.”

Cet objet très dense produit un rayonnement (au même titre qu’un électron produit un champ électrique). Il “produit” de l’onde de Higgs.

Reste à prouver physiquement – à détecter – l’existence de tels monopoles (lire par ailleurs). Et il reste des questions : s’ils se sont vraiment formés dans l’Univers primordial, existent-ils toujours aujourd’hui ? Et, surtout, pourraient-ils constituer une partie de la mystérieuse matière noire, dont on ignore toujours la composition ?

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