Science : l’ultime étude de Stephen Hawking sur les univers multiples

Le dernier article de Stephen Hawking a été publié cette semaine dans le journal scientifique High Energy Physics. Avant sa mort, le 14 mars 2018, le physicien travaillait sur une « théorie du tout ». Crédit photo : NP/Julie Edwards/MaxPPP

PARIS, par Ralph Bechani

Dans un article publié sur notre blog dans le Monde.fr en date du 25 janvier 2015 nous avions annoncé le lancement d’une nouvelle étude sur « la théorie du tout » par le scientifique britannique de renom, Stephen Hawking, avec le soutien du physicien théoricien, Thomas Hertog, qui a notamment étudié à Cambridge en Angleterre.

Depuis, la communauté scientifique s’est émue de sa disparition, le 14 mars dernier à l’âge de 76 ans, après des années de lutte contre la maladie. Stephen Hawking souffrait d’une forme rare de sclérose latérale amyotrophique (SLA). Sa maladie a ainsi progressé depuis son enfance au fil des années et l’a laissé quasiment paralysé.

Constamment obligé de circuler à l’aide d’une chaise roulante il était assisté d’un ordinateur vocal lui permettant de communiquer et de poursuivre ses travaux. En revanche, malgré l’utilisation de technologies avancées, le scientifique avait constamment besoin d’une assistance personnelle pour l’aider dans ces « gestes » de tous les jours.

Cette semaine, le dernier article de Stephen Hawking a été publié dans le journal scientifique High Energy Physics. Avant sa mort, le physicien travaillait sur une « théorie du tout » qu’il ne pourra jamais achever comme Albert Einstein, notamment, mais le scientifique a eu le temps de livrer son point de vue sur les univers multiples avant sa mort.

L’expansion de l’univers

Déjà, il ne faut pas confondre « univers multiples » et « univers parallèles ». Dans la première hypothèse, Stephen Hawking décrit les événements qui auraient suivi le Big Bang, il y a près de 14 milliards d’années tandis que dans la seconde théorie, beaucoup plus fantasque, il s’agirait plutôt de mondes semblables à la Terre et à notre Univers mais dans une dimension dite parallèle, indétectable pour ne pas dire invérifiable.

La théorie des cordes, dont le scientifique Edward Witten est le père, prévoit l’existence de ces mondes parallèles mais pas directement celle des univers multiples décrite par Stephen Hawking, en tout cas pas sous cette forme.

L’idée des univers multiples suggère qu’à sa création, lors du Big Bang, le cosmos a subi une expansion fulgurante (inflation). Durant cette période, toutes les régions de l’espace n’auraient pas évolué à la même vitesse. Ainsi, certaines se seraient purement et simplement arrêtées avant les autres, tout en créant des « univers-bulles », selon le physicien britannique.

En conséquence, notre univers serait une de ces bulles.

Thomas Hertog, coauteur de cette ultime étude de Stephen Hawking décrit l’univers multiple comme « une mosaïque de petits univers de poche où chaque poche est différente des autres ».

Au-delà du Modèle Standard, cette théorie pour le moins élégante, qui a déjà traversé le siècle dernier sous différentes formes, prend sa source à la fois au cœur de la période inflationniste de l’Univers, donc, mais aussi en tenant compte du principe de l’expansion « accélérée » de ce dernier.

Energie noire (sombre)

Hawking s’est également appuyé sur ses propres travaux sur les trous noirs, et le phénomène des ondes gravitationnelles d’Einstein. Là, sur ce dernier point il s’agit d’une oscillation de la courbure de l’espace-temps suite à une collision entre deux trous noirs.

La fusion d’étoiles à neutrons génère également des ondes gravitationnelles, selon la collaboration internationale LIGO-Virgo.

Albert Einstein avait prédit l’existence de ces ondes gravitationnelles en 1916 dans sa théorie de la relativité générale. Depuis, le prix Nobel de physique 2017 est revenu aux scientifiques à l’origine de la validation de cette découverte : les physiciens américains Rainer Weiss, Kip S. Thorne et Barry C. Barish.

L’accélération de l’expansion de l’Univers a, elle, été théorisée en 1998 par deux équipes internationales de scientifiques mené par Adam Riess, lauréat du prix Nobel de physique en 2011. Dans cette brillante étude de longue haleine – après des années d’observations – on comprend que notre Univers accélère inexorablement dans une constante.

Cette « énergie noire » (ou sombre) agirait telle une force contre-gravitationnelle laissant craindre le développement de distances vertigineuses entre les Galaxies, essentiellement. Pire, il y aurait un risque d’intrication quantique, là où les atomes et leurs particules élémentaires qui constituent la matière à l’échelle de l’infiniment petit pourraient perdre leurs forces d’interactions.

Est-ce le signe annonciateur d’un déclin à l’échelle universelle ? C’est probable mais la question n’a pas encore été tranchée par les scientifiques tant les conséquences de cette expansion accélérée de l’Univers sont imprévisibles.

Supersymétrie et Matière noire

Selon Gaëlle Boudoul, physicienne détachée au CERN à Genève (Suisse) par le CNRS à Paris (France), cette théorie de Stephen Hawking prend clairement en compte la découverte du Boson de Higgs en 2012 grâce au collisionneur de particules ou de hadrons (LHC), qui se situe sur le site de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, en Suisse.

Pourtant dans un premier temps, le physicien britannique avait des doutes sur son existence.

Cette particule élémentaire est connue pour avoir été le chaînon manquant du « Modèle Standard » de la physique des particules. Dans notre blog sur Le Monde.fr, nous précisions qu’elle est lié à l’existence d’un champ de forces invisibles qui donnent leurs masses à chaque objet dans l’univers.

Les particules qui interagissent le plus avec lui deviennent les plus lourdes, alors que celles qui ne s’y frottent pas restent dépourvues de masse.

Dans la théorie des « univers multiples » le Boson de Higgs aurait ainsi une masse propre à chaque « bulle » de ce « multivers », tout comme sa « particule partenaire », selon Gaëlle Boudoul.

Dans cette nouvelle étape de la recherche fondamentale, les calculs du « Modèle Standard » démontre que chaque particule élémentaire ou groupe de particules composant la matière est accompagné d’une « particule partenaire », cela s’appelle la « Supersymétrie » ou la « Superasymétrie ».