Une nouvelle découverte suggère l’existence d’un univers alternatif

27/09/2021 à 08:00 CEST

Un nombre crucial qui régit l’univers augmente lorsqu’il se trouve à l’intérieur d’un étrange matériau quantique, a découvert une enquête de l’université de Cambridge dont les résultats sont publiés dans la revue Physical Review Letters.

Ce résultat suggère l’existence d’un univers alternatif au sein de matériaux exotiques dans lequel un mystérieux constante physique, connue sous le nom de structure fine, il serait beaucoup plus élevé.

La constante de structure fine, l’une des 25 constantes fondamentales qui expliquent les phénomènes physiques, établit la force des interactions électrodynamiques quantiques et est mesurée à 1/137, une valeur qui laisse perplexe les physiciens car ils n’ont jamais pu l’expliquer.

Il est difficile d’imaginer à quoi ressemblerait l’Univers avec une valeur de structure fine différente, note la revue Physics dans un résumé de cette découverte. Et il ajoute : il pourrait y avoir un « univers » alternatif au sein de matériaux exotiques appelé glaces de spin quantique.

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Constante variable

Constante variableLa constante de structure fine dans ces matériaux est 10 fois supérieure à la valeur ordinaire, a déterminé cette recherche, ce qui se demande si elle est toujours constante.

Si la constante de structure fine dans tout le cosmos était aussi grande que celle des glaces de spin quantiques, « le tableau périodique n’aurait que 10 éléments & rdquor; », explique Christopher Laumann de l’Université de Boston, cité par ScienceNews.

Les glaces de spin sont des matériaux dont la structure force les pôles magnétiques ou les spins de leurs particules élémentaires à adopter un motif complexe.

Alors que dans un matériau normal les particules qui les composent alignent leurs pôles magnétiques dans la même direction, dans les glaces de spin quantique, les pôles magnétiques de leurs particules ne coïncident pas, même lorsque le matériau atteint le zéro absolu.

Peut être manipulé

Peut être manipuléCe que cette recherche a déterminé n’est pas seulement que la valeur de la constante de structure fine augmente dans les matériaux de glace de spin quantique, mais aussi que sa valeur peut être ajustée « manuellement » en manipulant les propriétés du matériau.

Ce détail est ce qui pourrait ouvrir la porte à un autre univers possible, car il permettrait aux scientifiques de découvrir ce qui se passe lorsque la constante de structure fine dans un matériau est altérée, transcendant ainsi l’univers dans lequel cette constante est fixée.

Toutes ces recherches sont pour l’instant purement théoriques, puisqu’un matériau répondant aux caractéristiques d’une glace de spin quantique n’a pas encore été découvert.

Des indices, mais & mldr;

Des indices, mais & mldr;Jusqu’à présent, les expériences n’ont vu que des indices de ce matériau de glace de spin quantique, donc les théoriciens recherchent de nouvelles signatures qui peuvent l’identifier.

En fait, il existe des matériaux qui pourraient être configurés comme des glaces de spin quantiques et étudiés avec un ordinateur quantique qui peut simuler ces configurations et explorer les effets matériels des variables sur la constante de structure fine, souligne ScienceNews.

Si les scientifiques parviennent enfin à créer de la glace de spin quantique, ces matériaux pourraient révéler comment l’électrodynamique quantique et le modèle standard (de la physique des particules) fonctionneraient dans un univers avec une constante de structure fine beaucoup plus élevée.

Piliers du monde

Piliers du mondeCe ne serait pas un fait anodin : ces investigations touchent les piliers fondamentaux du monde, car la constante de structure fine caractérise l’intensité de la force électromagnétique qui affecte les particules chargées, comme les électrons et les protons.

C’est une constante qui est même à la base de la vie : elle régule les espaces vides des atomes où se forment les liaisons chimiques, mais aussi le carbone des étoiles sans lequel la vie n’aurait jamais vu le jour. Il reflète même la symétrie fondamentale qui existe dans la nature, qu’elle s’exprime sous forme de matière ou d’antimatière.

La nouvelle recherche renforce une idée que les scientifiques envisagent : les constantes fondamentales pourraient être aléatoires et avoir été fixées dans des « jets de dés cosmiques » lors de la naissance de l’univers, rappelle Research and Science.

Nous sommes maintenant allés plus loin : les glaces de spin quantiques pourraient nous permettre d’explorer les interactions électrodynamiques quantiques qui sont régies par des modèles variables, plutôt que constants, qui se produiraient dans d’autres univers que nous pourrions même influencer.

Référence

RéférenceLa constante émergente de structure fine de la glace de spin quantique est grande. Salvatore D. Pace et al. Rév. 127, 117205; 9 septembre 2021. DOI : https : //doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.117205

Photo du haut : Kamesh Vedula, Unplash.

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