Les physiciens ont proposé un moyen de tester la gravité quantique qui, en principe, pourrait être effectuée par un laser, expérience sur table utilisant la technologie actuellement disponible. Bien qu'une théorie de la gravité quantique surmonterait l'un des plus grands défis de la physique moderne en unifiant la relativité générale et la mécanique quantique, actuellement, les physiciens n'ont aucun moyen de tester les théories proposées sur la gravité quantique.

Maintenant une équipe de sept physiciens de divers pays, S. Dey, A. Bhat, D. Momeni, M. Faizal, A. F. Ali, T.K. Dey, et A. Rehman, ont mis au point une nouvelle façon de tester expérimentalement la gravité quantique à l'aide d'une expérience au laser. Ils ont publié un article sur leur test proposé dans un récent numéro de Physique Nucléaire B .

L'une des raisons pour lesquelles tester la gravité quantique est si difficile est que ses effets n'apparaissent qu'à des échelles de très haute énergie et à leurs échelles de longueur minuscules correspondantes. Ces échelles extrêmes, qui sont très proches de l'échelle de Planck, sont environ 15 ordres de grandeur au-delà de ceux accessibles par le Large Hadron Collider (LHC), de loin l'expérience la plus énergétique au monde.

Afin de relever ces défis, les physiciens ont adopté une approche complètement différente pour atteindre les énergies et les longueurs à l'échelle de Planck, qui consiste à mesurer les effets d'une propriété appelée non-commutativité.

De nombreuses théories proposées de la gravité quantique, y compris la gravitation quantique à boucles et la théorie des cordes, sont des théories non commutatives, dans laquelle la géométrie de l'espace-temps est non commutative. Dans ce cadre, certains paramètres ont des relations non commutatives, un concept qui est étroitement lié à l'idée de variables complémentaires dans le principe d'incertitude de Heisenberg. Une des conséquences d'un espace-temps non commutatif est qu'il n'y a pas de singularités, qui a des implications pour d'autres domaines de la cosmologie, comme le big bang et les trous noirs.

Avec leur test proposé, l'objectif des physiciens est de trouver des preuves expérimentales soutenant l'idée que l'espace-temps a effectivement une structure non commutative. Pour faire ça, le test proposé tente de détecter tout changement dans les relations commutatives conventionnelles se produisant dans un oscillateur micromécanique. Si ces changements sont présents, ils indiqueraient une structure non commutative et produiraient un déphasage optique mesurable sur une impulsion lumineuse qui a été couplée à l'oscillateur.

En utilisant les configurations optiques actuelles, ce déphasage peut être mesuré avec des niveaux de précision suffisamment élevés pour que, selon les calculs des physiciens, permettrait d'accéder à l'échelle énergétique proche de la longueur de Planck. En accédant à cette échelle, l'expérience pourrait potentiellement sonder les effets des théories non commutatives sur le régime énergétique pertinent pour la gravité quantique.

"Nous nous attendons à ce que la géométrie de l'espace-temps soit une structure émergente, qui émerge d'une théorie purement mathématique de la gravité quantique, " co-auteur Mir Faizal, professeur à l'Université de la Colombie-Britannique-Okanagan et à l'Université de Lethbridge, Canada, Raconté Phys.org . "Ceci est similaire à la géométrie d'une tige métallique émergeant de la physique atomique. Il a été suggéré à partir de diverses approches de la gravité quantique que cette structure sous-jacente à la géométrie de l'espace-temps peut être représentée par une géométrie non commutative. Ainsi, nous avons proposé un moyen de tester cette idée en utilisant une expérience opto-mécanique. L'avantage d'avoir une telle structure sera que, dedans, l'espace-temps sera libre de singularités, y compris la singularité du big bang."

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