Une nouvelle théorie de la gravité pourrait expliquer les curieux mouvements des étoiles dans les galaxies. Gravité émergente, comme s'appelle la nouvelle théorie, prédit exactement la même déviation des mouvements qui est généralement expliquée en invoquant la matière noire. Pr Erik Verlinde, expert reconnu en théorie des cordes à l'Université d'Amsterdam et au Delta Institute for Theoretical Physics, a publié aujourd'hui un nouveau document de recherche dans lequel il développe ses vues révolutionnaires sur la nature de la gravité.

En 2010, Erik Verlinde a surpris le monde avec une toute nouvelle théorie de la gravité. Selon Verlinde, la gravité n'est pas une force fondamentale de la nature, mais un phénomène émergent. De la même manière que la température résulte du mouvement de particules microscopiques, la gravité émerge des changements de bits d'information fondamentaux, stockées dans la structure même de l'espace-temps.

La loi de Newton à partir de l'information

Dans son article de 2010 (Sur l'origine de la gravité et les lois de Newton), Verlinde a montré comment la célèbre deuxième loi de Newton, qui décrit comment les pommes tombent des arbres et les satellites restent en orbite, peuvent être dérivés de ces blocs de construction microscopiques sous-jacents. Prolonger son travail antérieur et le travail effectué par d'autres, Verlinde montre maintenant comment comprendre le comportement curieux des étoiles dans les galaxies sans ajouter la matière noire déroutante.

Les régions externes des galaxies, comme notre propre Voie Lactée, tourner beaucoup plus vite autour du centre que ne peut être expliqué par la quantité de matière ordinaire comme les étoiles, planètes et gaz interstellaires. Quelque chose d'autre doit produire la quantité requise de force gravitationnelle, ainsi les physiciens ont proposé l'existence de la matière noire. La matière noire semble dominer notre univers, comprenant plus de 80 pour cent de toute la matière. Jusqu'ici, les prétendues particules de matière noire n'ont jamais été observées, malgré de nombreux efforts pour les détecter.

Pas besoin de matière noire

Selon Erik Verlinde, il n'est pas nécessaire d'ajouter une mystérieuse particule de matière noire à la théorie. Dans un nouveau journal, qui est apparu aujourd'hui sur le serveur de préimpression ArXiv, Verlinde montre comment sa théorie de la gravité prédit avec précision les vitesses auxquelles les étoiles tournent autour du centre de la Voie lactée, ainsi que le mouvement des étoiles à l'intérieur d'autres galaxies.

"Nous avons la preuve que cette nouvelle vision de la gravité est en fait en accord avec les observations, " dit Verlinde. " A grande échelle, il semble, la gravité ne se comporte tout simplement pas comme le prédit la théorie d'Einstein."

A première vue, La théorie de Verlinde présente des caractéristiques similaires aux théories modifiées de la gravité comme MOND (Modified Newtonian Dynamics, Mordehai Milgrom (1983)). Cependant, où MOND ajuste la théorie pour correspondre aux observations, La théorie de Verlinde part des premiers principes. "Un point de départ totalement différent, " selon Verlinde.

Adapter le principe holographique

L'un des ingrédients de la théorie de Verlinde est une adaptation du principe holographique, présenté par son tuteur Gerard 't Hooft (Prix Nobel 1999, Université d'Utrecht) et Leonard Susskind (Université de Stanford). Selon le principe holographique, toutes les informations de l'univers entier peuvent être décrites sur une sphère imaginaire géante qui l'entoure. Verlinde montre maintenant que cette idée n'est pas tout à fait correcte :une partie de l'information de notre univers est contenue dans l'espace lui-même.

Cette information supplémentaire est nécessaire pour décrire cette autre composante sombre de l'univers :l'énergie noire, qui serait responsable de l'expansion accélérée de l'univers. Enquêter sur les effets de ces informations supplémentaires sur la matière ordinaire, Verlinde arrive à une conclusion étonnante. Alors que la gravité ordinaire peut être codée en utilisant les informations sur la sphère imaginaire autour de l'univers, comme il l'a montré dans son travail de 2010, le résultat de l'information supplémentaire dans la majeure partie de l'espace est une force qui correspond bien à celle attribuée à la matière noire.

Au bord d'une révolution scientifique

La gravité a grand besoin de nouvelles approches comme celle de Verlinde, car il ne se combine pas bien avec la physique quantique. Les deux théories, joyaux de la couronne de la physique du 20e siècle, ne peut pas être vrai en même temps. Les problèmes se posent dans des conditions extrêmes :à proximité des trous noirs, ou pendant le Big Bang. Verlinde dit, "Beaucoup de physiciens théoriciens comme moi travaillent sur une révision de la théorie, et quelques avancées majeures ont été réalisées. Nous sommes peut-être au bord d'une nouvelle révolution scientifique qui changera radicalement notre vision de la nature même de l'espace, le temps et la gravité."