Les scientifiques derrière une théorie selon laquelle la vitesse de la lumière est variable - et non constante comme Einstein l'a suggéré - ont fait une prédiction qui pourrait être testée.

Einstein a observé que la vitesse de la lumière reste la même dans n'importe quelle situation, et cela signifiait que l'espace et le temps pouvaient être différents dans différentes situations.

L'hypothèse que la vitesse de la lumière est constante, et l'a toujours été, sous-tend de nombreuses théories en physique, comme la théorie de la relativité générale d'Einstein. En particulier, il joue un rôle dans les modèles de ce qui s'est passé au tout début de l'univers, quelques secondes après le Big Bang.

Mais certains chercheurs ont suggéré que la vitesse de la lumière aurait pu être beaucoup plus élevée dans cet univers primitif. Maintenant, l'un des initiateurs de cette théorie, Professeur João Magueijo de l'Imperial College de Londres, travaillant avec le Dr Niayesh Afshordi à l'Institut Perimeter au Canada, a fait une prédiction qui pourrait être utilisée pour tester la validité de la théorie.

Structures dans l'univers, par exemple les galaxies, tous formés à partir de fluctuations dans l'univers primitif - de minuscules différences de densité d'une région à l'autre. Un enregistrement de ces premières fluctuations est imprimé sur le fond diffus cosmologique – une carte de la lumière la plus ancienne de l'univers – sous la forme d'un « indice spectral ».

Travaillant avec leur théorie selon laquelle les fluctuations étaient influencées par une vitesse variable de la lumière dans l'univers primitif, Le professeur Magueijo et le Dr Afshordi ont maintenant utilisé un modèle pour donner un chiffre exact sur l'indice spectral. Le chiffre prédit et le modèle sur lequel il est basé sont publiés dans la revue Examen physique D .

Les cosmologistes obtiennent actuellement des lectures de plus en plus précises de ce chiffre, de sorte que cette prédiction pourrait bientôt être testée - soit en confirmant, soit en éliminant le modèle de l'équipe de l'univers primitif. Leur chiffre est un 0,96478 très précis. Ceci est proche de l'estimation actuelle des lectures du fond diffus cosmologique, ce qui le met autour de 0.968, avec une certaine marge d'erreur.

IDÉE RADICALE

Le professeur Magueijo a dit :« La théorie, que nous avons proposé pour la première fois à la fin des années 90, a maintenant atteint un point de maturité - il a produit une prédiction vérifiable. Si des observations dans un proche avenir constatent que ce nombre est exact, cela pourrait conduire à une modification de la théorie de la gravité d'Einstein.

"L'idée que la vitesse de la lumière puisse être variable était radicale lorsqu'elle a été proposée pour la première fois, mais avec une prédiction numérique, cela devient quelque chose que les physiciens peuvent réellement tester. Si vrai, cela voudrait dire que les lois de la nature n'ont pas toujours été les mêmes qu'aujourd'hui."

La testabilité de la théorie de la vitesse variable de la lumière la distingue de la théorie rivale plus traditionnelle :l'inflation. L'inflation dit que l'univers primitif a traversé une phase d'expansion extrêmement rapide, beaucoup plus rapide que le taux actuel d'expansion de l'univers.

LE PROBLÈME DE L'HORIZON

Ces théories sont nécessaires pour surmonter ce que les physiciens appellent le « problème de l'horizon ». L'univers tel que nous le voyons aujourd'hui semble être partout globalement le même, par exemple il a une densité relativement homogène.

Cela ne pourrait être vrai que si toutes les régions de l'univers pouvaient s'influencer les unes les autres. Cependant, si la vitesse de la lumière a toujours été la même, alors pas assez de temps s'est écoulé pour que la lumière ait voyagé jusqu'au bord de l'univers, et « égaliser » l'énergie.

Par analogie, pour chauffer une pièce uniformément, l'air chaud des radiateurs à chaque extrémité doit traverser la pièce et se mélanger complètement. Le problème pour l'univers est que la « pièce » – la taille observée de l'univers – semble être trop grande pour que cela se soit produit depuis sa formation.

La théorie de la vitesse variable de la lumière suggère que la vitesse de la lumière était beaucoup plus élevée dans l'univers primitif, permettant aux bords distants d'être connectés à mesure que l'univers s'étendait. La vitesse de la lumière aurait alors chuté de manière prévisible à mesure que la densité de l'univers changeait. Cette variabilité a conduit l'équipe à la prédiction publiée aujourd'hui.

La théorie alternative est l'inflation, qui tente de résoudre ce problème en disant que le tout premier univers s'est égalisé alors qu'il était incroyablement petit, et puis soudain élargi, avec l'uniformité qui y est déjà imprimée. Bien que cela signifie que la vitesse de la lumière et les autres lois de la physique telles que nous les connaissons sont préservées, cela nécessite l'invention d'un « champ d'inflation » – un ensemble de conditions qui n'existaient qu'à l'époque.

'Géométrie critique d'un big bang thermique' de Niayesh Afshordi et João Magueijo est publié dans Examen physique D .