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Pour le chercheur, spécialiste notamment des trous noirs, la théorie de la relativité générale est cruciale, un socle sur lequel tout repose, mais qu'en même temps les scientifiques tentent de dépasser et d'améliorer.
TÉMOIGNAGE. Aurélien Barrau est professeur à l’université Joseph-Fourier (Grenoble), chercheur au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie. À l'occasion de notre hors-série "Einstein" (daté janvier-février 2015), il fait partie des 17 scientifiques qui témoignent de l'influence du grand physicien sur leurs travaux. Voici le texte d'Aurélien Barrau :
Travaillant sur la cosmologie et les trous noirs, l’importance de la théorie d’Einstein est, dans mes propres recherches, tout à fait cruciale. Elle est d’un certain point de vue le socle sur lequel tout repose mais aussi, d’un autre point de vue, ce que nous tentons de dépasser et d’améliorer. Les trous noirs et l’Univers sont évidemment des systèmes qui avaient été étudiés avant l’avènement de la relativité générale. Mais c’est véritablement cette dernière qui leur a conféré la cohérence et l’élégance que nous leur connaissons aujourd’hui. Le Big Bang, par exemple, est impossible à comprendre sans la théorie einsteinienne. Pensé dans le cadre de la gravitation universelle, il devrait avoir eu lieu "quelque part ", comme une explosion dans l’espace. Seule la relativité permet de comprendre qu’il a eu lieu "partout en même temps" et que l’expansion de l’Univers n’est pas un mouvement des objets dans l’espace, mais une dilatation de l’espace lui-même.
L’ensemble de l’édifice d’Einstein est remarquablement cohérent et efficace. Mais il a aussi ses limites. En particulier, il n’intègre pas les leçons de la physique quantique. Or, au centre des trous noirs ou au voisinage du Big Bang, tout laisse penser que ces effets quantiques sont importants. C’est la raison pour laquelle je travaille, avec beaucoup d’autres, sur des modèles de gravitation quantique. Ces derniers ne stipulent pas que la théorie d’Einstein est fausse mais qu’elle est incomplète. Il ne s’agit pas de la remplacer par un meilleur modèle, mais de tirer parti des leçons de la relativité pour l’étendre en incluant les effets quantiques. La nécessité d’une extension se lit naturellement dans l’existence de singularités. Ce sont des lieux (ou temps) où les grandeurs mathématiques divergent, c’est-à-dire tendent vers l’infini. En fait, ces singularités sont les pathologies de la relativité : elles indiquent quand les effets quantiques doivent jouer un rôle important.
En ce sens, la théorie d’Einstein a la "bienveillance" de nous indiquer ses faiblesses et ses zones d’ombre. Mon travail consiste donc à tenter d’imaginer et de calculer des effets observables dans certaines extensions de la relativité générale, en particulier la gravitation quantique à boucles. Celle-ci complète la vision einsteinienne en remplaçant, par exemple, la singularité du Big Bang par un Big Bounce (un grand rebond). Et il est possible que des traces de celui-ci soient observables. La dynamique des trous noirs s’en trouve également modifiée : ils pourraient donner lieu à des "étoiles de Planck" dont nous évaluons les possibles rayonnements. En parallèle, je travaille sur le grand télescope LSST actuellement en construction au Chili. Celui-ci tentera de mieux cerner les raisons pour lesquelles l’expansion de l’Univers s’accélère. Bien qu’apparemment paradoxal (parce que la gravitation newtonienne est purement attractive), il est probable que ce phénomène s’explique par théorie d’Einstein : une simple constante cosmologique, l’un des éléments essentiels de la relativité générale, peut en rendre compte. Mais il faut le vérifier
sciences et avenir
TÉMOIGNAGE. Aurélien Barrau est professeur à l’université Joseph-Fourier (Grenoble), chercheur au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie. À l'occasion de notre hors-série "Einstein" (daté janvier-février 2015), il fait partie des 17 scientifiques qui témoignent de l'influence du grand physicien sur leurs travaux. Voici le texte d'Aurélien Barrau :
Travaillant sur la cosmologie et les trous noirs, l’importance de la théorie d’Einstein est, dans mes propres recherches, tout à fait cruciale. Elle est d’un certain point de vue le socle sur lequel tout repose mais aussi, d’un autre point de vue, ce que nous tentons de dépasser et d’améliorer. Les trous noirs et l’Univers sont évidemment des systèmes qui avaient été étudiés avant l’avènement de la relativité générale. Mais c’est véritablement cette dernière qui leur a conféré la cohérence et l’élégance que nous leur connaissons aujourd’hui. Le Big Bang, par exemple, est impossible à comprendre sans la théorie einsteinienne. Pensé dans le cadre de la gravitation universelle, il devrait avoir eu lieu "quelque part ", comme une explosion dans l’espace. Seule la relativité permet de comprendre qu’il a eu lieu "partout en même temps" et que l’expansion de l’Univers n’est pas un mouvement des objets dans l’espace, mais une dilatation de l’espace lui-même.
L’ensemble de l’édifice d’Einstein est remarquablement cohérent et efficace. Mais il a aussi ses limites. En particulier, il n’intègre pas les leçons de la physique quantique. Or, au centre des trous noirs ou au voisinage du Big Bang, tout laisse penser que ces effets quantiques sont importants. C’est la raison pour laquelle je travaille, avec beaucoup d’autres, sur des modèles de gravitation quantique. Ces derniers ne stipulent pas que la théorie d’Einstein est fausse mais qu’elle est incomplète. Il ne s’agit pas de la remplacer par un meilleur modèle, mais de tirer parti des leçons de la relativité pour l’étendre en incluant les effets quantiques. La nécessité d’une extension se lit naturellement dans l’existence de singularités. Ce sont des lieux (ou temps) où les grandeurs mathématiques divergent, c’est-à-dire tendent vers l’infini. En fait, ces singularités sont les pathologies de la relativité : elles indiquent quand les effets quantiques doivent jouer un rôle important.
En ce sens, la théorie d’Einstein a la "bienveillance" de nous indiquer ses faiblesses et ses zones d’ombre. Mon travail consiste donc à tenter d’imaginer et de calculer des effets observables dans certaines extensions de la relativité générale, en particulier la gravitation quantique à boucles. Celle-ci complète la vision einsteinienne en remplaçant, par exemple, la singularité du Big Bang par un Big Bounce (un grand rebond). Et il est possible que des traces de celui-ci soient observables. La dynamique des trous noirs s’en trouve également modifiée : ils pourraient donner lieu à des "étoiles de Planck" dont nous évaluons les possibles rayonnements. En parallèle, je travaille sur le grand télescope LSST actuellement en construction au Chili. Celui-ci tentera de mieux cerner les raisons pour lesquelles l’expansion de l’Univers s’accélère. Bien qu’apparemment paradoxal (parce que la gravitation newtonienne est purement attractive), il est probable que ce phénomène s’explique par théorie d’Einstein : une simple constante cosmologique, l’un des éléments essentiels de la relativité générale, peut en rendre compte. Mais il faut le vérifier
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