Bientôt des voyages dans le temps au LHC ?

28.06.2008

Par Laurent Sacco
source : Futura-Sciences

Il y a quelques mois, deux chercheurs russes ont publié un article explorant la possibilité que le LHC puisse produire des mini-machines à remonter le temps. La proposition est extrêmement spéculative et difficile à tester mais ne semble pas absurde.

En 1998-1999, deux groupes de chercheurs américains ont secoué le monde de la physique théorique en démontrant que les conséquences expérimentales dune théorie de la gravitation quantique, comme celle des supercordes, ne nécessitaient pas obligatoirement, pour être testées, la construction dun accélérateur grand comme la Voie Lactée.

En introduisant des dimensions supplémentaires, la constante de la gravitation que lon mesurait nétait pas nécessairement la véritable constante fondamentale associée à linteraction gravitationnelle. Sans ces dimensions supplémentaires, lénergie de Planck est très élevée et vaut 1016 Tev (téra électrons-volts). Mais avec elles, en revanche, on peut imaginer que la véritable échelle dénergie à laquelle toutes les interactions sont unifiées, gravitation comprise, et à laquelle relativité générale dEinstein et mécanique quantique décrivent ensemble les processus physiques, n'est peut-être plus que de lordre du Tev ou de 10 Tev.

Si cela se révélait exact, les conséquences seraient potentiellement fabuleuses. Non seulement il serait possible de simuler en laboratoire la « création » quantique de notre Univers observable mais, en dernier ressort, on pourrait imaginer quune technologie basée sur le contrôle de la Superforce, à la base de toutes les particules et de toutes les interactions du cosmos, deviendrait possible, peut-être au cours de ce siècle.

Au commencement étaient des mini-trous noirs

Une des conséquences les plus fascinantes, prédite au début des années 2000, serait la production au LHC, dans les détecteurs dAlice ou dAtlas par exemple, de mini-trous noirs sévaporant rapidement par radiation Hawking. Le processus est sans danger car le temps de vie de ces hypothétiques trous noirs est bien trop bref pour quils puissent grossir et avaler la Terre. Nous en sommes sûrs car, si ce genre de phénomène est réalisable avec le LHC, il se produit déjà depuis des milliards dannées sur Terre et dans le système solaire. En effet, des rayons cosmiques bien plus énergétiques que les faisceaux de particules du LHC tombent chaque année sur notre planète et y produisent dimpressionnantes gerbes de particules, comme on peut les observer avec le détecteur Auger.

Les trous noirs ressemblant aux trous de vers, on pouvait donc déjà conjecturer depuis des années que si des mini-trous noirs pouvaient être fabriqués au LHC, des mini-trous de vers pourraient l'être aussi.

Lannée dernière, un article de Thibault Damour et Sergey Solodukhin démontrait dailleurs que les trous de vers possédaient nombre des propriétés normalement attribuées à un trou noir avec son horizon. Ainsi, on pouvait retrouver lanalogue du théorème de la calvitie, des modes quasi normaux avec émission dondes gravitationnelles et même la fameuse résistivité de 377 ohms du paradigme de la membrane associée à lhorizon des trous noirs. Un trou de vers serait donc difficilement discernable dun trou noir en astrophysique à part, très probablement, par son évaporation finale par effet Hawking qui ne serait pas thermique, sans spectre de corps noir.

Une histoire d'Univers branaires

Irina Ya. Aref'eva et Igor Volovich sont de célèbres chercheurs membres du prestigieux Steklov Mathematical Institute. Cela fait plus de 10 ans quils sintéressent, entre autres, à la création de trous noirs lors de collisions de particules à très hautes énergies, au delà de la masse de Planck. Dans larticle quils ont consacré à la création de trous de vers au LHC, ils montrent que dans le cas des modèles à basse masse de Planck, caractérisant lénergie de Planck, et reposant sur lidée que notre Univers est une membrane à trois dimensions flottant dans un Univers possédant d'autres dimensions spatiales, il est possible de violer de façon effective sur notre membrane certaines conditions sur lénergie, interdisant normalement la création de trous de vers.

Quatrième à partir de la gauche, Irina Ya. Aref'eva, entourée de collègues et élèves. Crédit : Steklov Mathematical Institute

Ramenées à lespace-temps à plus de 4 dimensions, les conditions sur lénergie ne sont pas violées et lon a donc un moyen dobtenir facilement des petits trous de vers sur notre membrane de façon très similaire à celle des trous noirs.

Or, les trous de vers peuvent servir, théoriquement du moins, de machine à voyager dans lespace, comme la série Stargate la popularisé, mais aussi de machine à voyager dans le temps ! Cest pourquoi larticle de Aref'eva et Volovich nhésite pas à considérer sérieusement le fait que des mini-voyages dans le temps au niveau des particules élémentaires soient produits de la main de lHomme au cours de cette année au LHC.

De la «métaphysique» falsifiable ?

Rappelons quand même que la notion de voyage dans le temps conduit à de nombreux problèmes, comme celui du paradoxe du grand-père. De plus, Lisa Randall, qui avait été lune des personnes qui avait proposé en 1999 une théorie avec des Univers sous forme de membranes et une basse masse de Planck, a publié récemment une analyse des conditions de production de trous noirs au LHC plutôt pessimiste. Certaines simplifications dans les calculs de la production de mini-trous noirs au LHC auraient conduit à une image trompeuse et trop optimiste de la création de ces mini-trous noirs.

Le lecteur pourra considérer à juste titre que ces spéculations de théoriciens relèvent davantage de la métaphysique que de la science, mais on commence déjà à avoir des propositions de tests expérimentaux au LHC. A défaut de permettre la construction du vaisseau spatial de Valérian et Laureline, il y aura peut-être de la belle physique au LHC basée sur des mini-trous de vers dans moins de 10 ans.

Après tout, comme lont proposé John Wheeler et Richard Feynman, les particules dantimatière, comme le positron, peuvent être considérées sérieusement et efficacement en électrodynamique quantique comme des électrons remontant dans le temps, et cette image fait partie de la science depuis plus de 50 ans maintenant.

Le détecteur Atlas du LHC : une future porte des étoiles ? Crédit : Cern