Les ondes radio, les micro-ondes et même la lumière elle-même sont toutes constituées de champs électriques et magnétiques. La théorie classique de l'électromagnétisme a été complétée dans les années 1860 par James Clerk Maxwell. À l'époque, La théorie de Maxwell était révolutionnaire, et fourni un cadre unifié pour comprendre l'électricité, magnétisme et optique. Maintenant, nouvelle recherche dirigée par le professeur adjoint du département de physique et d'astronomie du LSU, Ivan Agullo, avec des collègues de l'Universidad de Valencia, Espagne, fait progresser la connaissance de cette théorie. Leurs découvertes récentes ont été publiées dans Lettres d'examen physique .

La théorie de Maxwell présente une caractéristique remarquable :elle reste inchangée sous l'échange des champs électriques et magnétiques, lorsque les charges et les courants ne sont pas présents. Cette symétrie est appelée la dualité électrique-magnétique.

Cependant, alors que les charges électriques existent, les charges magnétiques n'ont jamais été observées dans la nature. Si les charges magnétiques n'existent pas, la symétrie ne peut pas non plus exister. Ce mystère a motivé les physiciens à rechercher des charges magnétiques, ou monopôles magnétiques. Cependant, personne n'a réussi. Agullo et ses collègues ont peut-être découvert pourquoi.

"La gravité gâche la symétrie, que les monopôles magnétiques existent ou non. C'est choquant. L'essentiel est que la symétrie ne peut pas exister dans notre univers au niveau fondamental parce que la gravité est partout, ", a déclaré Agulle.

La gravité, avec les effets quantiques, perturbe la dualité ou la symétrie électrique-magnétique du champ électromagnétique.

Agullo et ses collègues l'ont découvert en examinant les théories précédentes qui illustrent ce phénomène parmi d'autres types de particules dans l'univers, appelés fermions, et l'a appliqué aux photons dans les champs électromagnétiques.

"Nous avons pu écrire la théorie du champ électromagnétique d'une manière qui ressemble beaucoup à la théorie des fermions, et prouver cette absence de symétrie en utilisant des techniques puissantes qui ont été développées pour les fermions, " il a dit.

Cette nouvelle découverte remet en question les hypothèses qui pourraient avoir un impact sur d'autres recherches, notamment l'étude de la naissance de l'univers.

Le Big Bang

Les satellites collectent les données du rayonnement émis par le Big Bang, qui est appelé le fond cosmique des micro-ondes, ou CMB. Ce rayonnement contient des informations précieuses sur l'histoire de l'univers.

"En mesurant le CMB, nous obtenons des informations précises sur la façon dont le Big Bang s'est produit, ", a déclaré Agulle.

Les scientifiques analysant ces données ont supposé que la polarisation des photons dans le CMB n'est pas affectée par le champ gravitationnel dans l'univers, ce qui n'est vrai que si la symétrie électromagnétique existe. Cependant, puisque cette nouvelle découverte suggère que la symétrie n'existe pas au niveau fondamental, la polarisation du CMB peut changer tout au long de l'évolution cosmique. Les scientifiques devront peut-être en tenir compte lors de l'analyse des données. Les recherches actuelles d'Agullo se concentrent sur l'ampleur de ce nouvel effet.