En 1916, un an seulement après la publication de la théorie de la relativité générale par Albert Einstein, l’astrophysicien allemand Karl Schwarzschild montra que celle-ci impliquait l’existence des trous noirs, un objet céleste étrange qui ne fut observé que 55 ans plus tard, en 1971. Mathématiquement, la solution des équations d’Einstein proposée par Schwarzschild ne fixe pas la masse, qui peut être positive ou négative. Sans surprise, les physiciens se sont concentrés, depuis près de cent ans, sur la solution physique évidente de la masse positive.

Mais que se passe-t-il si on suppose une masse négative? C’est la question que se sont posés Jonathan Belletête, alors étudiant à la maîtrise en physique, et son directeur de recherche, le professeur Manu Paranjape. Leur réponse, qu’ils ont soumise au prestigieux concours de la Gravity Research Foundation, leur a valu la quatrième place, un résultat très enviable étant donné la compétition féroce. En effet, depuis 1949, ce concours a attiré les plus grands chercheurs du domaine dont Stephen Hawking, Roger Penrose et Lee Smolin, pour n’en nommer que quelques-uns.

Pour répondre à cette question, Belletête et Paranjape ont dû poser la solution de Schwarzschild dans un contexte bien particulier. En effet, simplement changer le signe de la masse dans le modèle général mène rapidement à des contradictions profondes avec les lois de la physique telles qu’on les connaît. Entre autres, l’existence d’une masse négative implique le déplacement de la matière à des vitesses qui dépassent celle de la lumière. Les deux chercheurs ont toutefois découvert que l’impossibilité d’une masse négative disparaissait si on considérait un univers inflationnaire, c’est à dire en expansion continue. Une telle phase n’est pas farfelue; les modèles cosmologiques actuels suggèrent que l’univers a connu une période inflationnaire très rapide tout de suite après le Big bang. Cette expansion se poursuit aujourd’hui causée par la présence de la matière sombre dont on ignore encore la nature.

Si une masse négative n’a toujours pas encore été observée dans l’univers, les travaux de Jonathan Belletête et de Manu Paranjape montrent que celle-ci pourrait exister dans des trous noirs particuliers. Après l’énergie sombre et la matière sombre, les expérimentateurs devront-ils aussi partir à la recherche de la masse négative? Décidemment, l’univers n’a pas fini de nous surprendre!

Pour de plus amples informations, veuillez contacter Manu Paranjape ou consultez le site internet :

http://www.gravityresearchfoundation.org/announcements.html

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Source et renseignements :

Manu Paranjape
Professeur titulaire
Groupe de physique des particules
Tél : 514 343-6775