Article du 25 juin 2026
Une approche thermodynamique de la gravité pourrait expliquer l'accélération cosmique sans énergie sombre
Par Ingrid Fadelli, Phys.org
Édité par Gaby Clark, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction
The GIST
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Un minuscule diamant causal a servi de laboratoire miniature pour déduire la gravité à partir de la physique thermique. La chaleur circule à travers les frontières transparentes du diamant, permettant aux auteurs d'étudier quelle théorie gravitationnelle émerge d'un processus thermodynamique plus général susceptible de se produire à l'intérieur du diamant. Crédit : Isichei et Magueijo / Physical Review Letters.
La gravité, la force qui attire les objets les uns vers les autres, est actuellement décrite par la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein. Ce cadre théorique décrit la gravité comme la courbure de l'espace-temps, la structure invisible à quatre dimensions de l'univers.
Bien que la relativité générale soit aujourd'hui la théorie centrale de la gravitation, elle ne parvient pas à expliquer certains phénomènes et mystères cosmologiques, comme le problème de la constante cosmologique. Il s'agit de l'écart inexpliqué entre l'énergie observée du vide et les valeurs bien plus élevées prédites par les théories quantiques.
Dans un article récent publié dans Physical Review Letters, des chercheurs de l'Imperial College de Londres ont tenté d'expliquer la gravitation à l'aide de la thermodynamique, le cadre qui décrit la transformation de l'énergie et de la chaleur. Leur étude s'appuie sur un article fondateur du physicien théoricien Ted Jacobson, publié il y a plus de trente ans.
« J'ai découvert l'article fondateur de Jacobson en 1995 juste après avoir obtenu mon doctorat, et j'ai trouvé l'idée fascinante », a déclaré João Magueijo, auteur principal de l'article, à Phys.org.
Il a inversé la logique des arguments de Hawking et Bekenstein selon lesquels la gravité d'Einstein possède une température et une entropie, et a utilisé la physique thermique pour la déduire. Je souhaitais explorer cette idée depuis des années, mais toutes mes tentatives ont lamentablement échoué. L'année dernière, lors de vacances sur une île grecque isolée, en partie sans internet (ce qui a peut-être joué un rôle), j'ai réalisé que la plupart des travaux antérieurs avaient tenté d'adapter les théories de la gravité existantes au modèle de Jacobson.
Le cycle thermodynamique proposé dans la Lettre. La gravité d'Einstein standard correspond au cas dégénéré où seuls les flux de chaleur sont présents. L'ajout de flux de travail ouvre la voie à de nouvelles théories de la gravitation, y compris celles où la conservation de la matière-énergie est modifiée. Crédit : Isichei et Magueijo / Physical Review Letters.
Fort de cette constatation, Magueijo a commencé à explorer la possibilité de décrire la gravité à partir de la seule physique thermique, sans chercher à déterminer quel type de théorie de la gravité en résulterait. Il espérait que ce processus aboutirait à des théories de la gravité entièrement nouvelles, inédites jusqu'alors.
Lier la gravité, la thermodynamique et l'expansion de l'univers
Pour approfondir ses réflexions, Magueijo commença à collaborer avec Ray Isichei, doctorant qu'il encadrait à l'Imperial College. Ensemble, les deux chercheurs entreprirent d'examiner la gravité d'un point de vue thermodynamique, en la modélisant comme un cycle d'Otto, un modèle thermodynamique qui décrit le fonctionnement des moteurs à essence.
« Nous nous sommes demandé ce qui se passerait si le processus thermodynamique à l'origine de la gravité n'était pas simplement un flux de chaleur », expliqua Magueijo. « En thermodynamique classique, la chaleur n'explique presque jamais tout : il peut y avoir aussi des réactions chimiques, la détente d'un piston, un travail effectué ou d'autres contributions. Nous avons donc ajouté cet élément manquant au raisonnement, sans préjugés quant aux résultats. »
À leur grande surprise, les chercheurs découvrirent que la théorie de la gravitation qu'ils avaient élaborée permettait la création et la destruction de matière et d'énergie. Ce fut un véritable choc, car la conservation de l'énergie et de la matière est un principe physique fondamental. Le fait qu'il puisse être violé les a presque incités à abandonner purement et simplement leur théorie.
« L'idée n'a pas été jetée aux oubliettes car nous avons réalisé que, appliquée à l'univers dans son ensemble, elle pouvait reproduire l'accélération observée de l'expansion cosmique sans avoir à postuler l'énergie sombre, une constante cosmologique, ni aucun des ingrédients habituellement invoqués pour l'expliquer », a déclaré Magueijo.
« La matière ordinaire devrait freiner l'expansion de l'univers, mais cela suppose le respect des lois de conservation habituelles. Dans ce modèle, la matière ordinaire, dont la loi de conservation est modifiée (permettant une création continue), peut au contraire l'accélérer. »
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Des pistes pour de nouvelles études théoriques
L'étude de l'équipe propose une théorie de la gravité inédite et non conventionnelle, suggérant que la théorie de la relativité d'Einstein pourrait potentiellement être remise en question.
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RESUME
Une approche thermodynamique de la gravité pourrait expliquer l'accélération cosmique sans faire appel à l'énergie noire.
Une formulation thermodynamique de la gravité, modélisée selon un cycle d'Otto, conduit à des lois de conservation modifiées permettant une création continue de matière. Appliqué à la cosmologie, ce cadre permet de rendre compte de l'accélération cosmique aux époques récentes sans recourir à l'énergie noire ni à une constante cosmologique. Cette approche demeure théorique et nécessite d'être confrontée à des données cosmologiques de précision.
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COMMENTAIRES
Certes bravo !Mais je m e'étonne que cette proposition d explication de l 'éneneergie noire ne traine pas déjà quelque part !
L énergie noire peut on s en passer sans buter sur le probleme de la nature des propriétés de l 'espace EN SOI ???





















