Comment la dualité pourrait résoudre le dilemme de la matière noire

Le débat sur la nature ondulatoire ou particulaire de la lumière a consumé les physiciens pendant 300 ans après qu'Isaac Newton ait défendu les particules et que Christian Huygens ait soutenu l'idée des ondes. La résolution, que la lumière peut être considérée à la fois comme une onde et une particule, aurait stupéfié ces géants de la physique, tout comme nous.

Ce qui ne devrait pas nous surprendre, cependant, c'est que d'autres arguments apparemment insolubles pourraient être résolus de la même manière.

Mais c'est peut-être exactement ce qui attend l'énigme de la matière noire qui intrigue les astrophysiciens depuis près de 80 ans, selon Chiu Man Ho de l'Université Vanderbilt de Nashville et quelques amis,

Le problème est que les galaxies tournent si vite que la matière qu'elles contiennent devrait s'envoler dans l'espace. De même, les amas de galaxies ne semblent pas contenir suffisamment de masse pour les lier ensemble et devraient donc se séparer. Puisque cela ne se produit manifestement pas, une force doit maintenir ces masses en place.

Les astrophysiciens avancent deux explications. La première est que ces galaxies sont remplies d'une masse invisible et cette soi-disant matière noire fournit le remorqueur gravitationnel supplémentaire. La seconde est que la gravité est plus forte à ces échelles intergalactiques, tout comme le travail en lui-même, une idée appelée dynamique newtonienne modifiée ou MOND.

Il n'y a pas d'amour perdu entre les partisans de la matière noire et leurs homologues MONDiens : tous deux disent que l'autre a tort et parcourent l'univers à la recherche de preuves pour damner leurs adversaires. Aucune des deux parties n'a jusqu'à présent écrasé de manière convaincante l'argument de l'autre, mais toutes les parties concernées semblent convenir que lorsque l'une triomphera, l'autre sera écrasée sous les pieds.

Il y a peut-être une autre possibilité, cependant : qu'ils aient tous les deux raison.

Ce qui rend cela possible, c'est une nouvelle approche de la gravité dans laquelle il s'agit d'un phénomène émergent lié à l'entropie. Nous avons examiné cela il y a quelques mois ici.

L'idée de base est que certaines parties de l'univers ont différents niveaux d'entropie et cela crée une force qui redistribue la matière d'une manière qui maximise l'entropie. Cette force est ce que nous appelons la gravité.

Jusqu'à présent, cette approche a supposé un univers simple. Mais les cosmologistes savent que notre Univers non seulement s'étend mais s'accélère loin de nous. Qu'est-ce que Chui et co. ont fait est de dériver la gravité en tant que force émergente en utilisant la même approche entropique mais cette fois dans un univers qui accélère.

Le résultat est une forme de gravité dans laquelle les paramètres d'accélération et de masse partagent une étrange dualité : soit le terme d'accélération peut être considéré comme modifié comme dans MOND ; ou le terme de masse peut être considéré comme modifié, comme dans la théorie de la matière noire.

En effet, Chui et ses collègues disent que la matière noire et MOND sont les deux faces d'une même pièce.

Il est intéressant de noter que l'effet de chaque type de modification semble dépendre de l'échelle. Dans cette théorie, l'interprétation MONDian fonctionne à l'échelle galactique tandis que l'interprétation de la matière noire fonctionne mieux à l'échelle des amas galactiques.

C’est en fait ainsi que se manifestent les preuves d’observation. MOND semble mieux expliquer le comportement réel des galaxies tandis que l'approche de la matière noire explique mieux la structure des amas de galaxies.

Se pourrait-il que les deux soient des manifestations de la même chose ? Seuls les braves ou les idiots l'excluraient. Et des choses plus étranges se sont produites en physique, comme Newton et Huygens en attesteraient sûrement.

Réf : arxiv.org/abs/1005.3537 : Matière Noire MONDian

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