L’unification de la théorie de la gravité et de la théorie quantique reste un objectif important de la physique moderne. Malgré le succès de l'unification de toutes les autres interactions fondamentales (électromagnétisme, force forte et force faible) avec la mécanique quantique et les nombreuses tentatives visant à expliquer la « gravité quantique », les scientifiques échouent toujours. Pourtant, certains pensent que nous nous rapprochons de la question de savoir si ces deux théories peuvent être combinées ou si elles sont réellement incompatibles.
L'expérience proposée par Richard Feynman pour tester si la gravité peut enchevêtrer deux objets massifs est un concurrent majeur pour prouver ou réfuter si la gravité est quantique. En théorie, une telle intrication indiquerait un comportement quantique. Même si cette expérience n’était pas réellement réalisable en 1957, lorsque Feynman a eu l’idée, de nouvelles avancées scientifiques la rapprochent de la réalité.
Cependant, une nouvelle étude, publiée dans Natureprétend que c'est un peu plus compliqué que cela. Les chercheurs impliqués dans l’étude ont déterminé, grâce à leurs calculs, que l’intrication n’est pas nécessairement une preuve de la gravité quantique et que la gravité classique peut également générer cette intrication dans certains cas.
« Bien que l'intrication puisse être utilisée pour fournir des preuves de la nature quantique de la gravité, contrairement à ce qui a été considéré précédemment, cela n'est pas sans ambiguïté et constitue plutôt une question fondamentalement phénoménologique : cela dépend des paramètres et de la forme de l'expérience », expliquent les auteurs de l'étude.
L’équipe affirme que la clé réside dans l’utilisation de la théorie quantique des champs. L'opinion actuelle est que la gravité classique ne peut impliquer que des opérations locales et des échanges d'informations classiques (LOCC), ce qui signifie qu'elle ne devrait pas produire d'intrication, car cela serait « non physique » et nécessiterait que l'information se déplace plus vite que la vitesse de la lumière. Mais lorsque l’équipe a combiné la théorie quantique des champs pour la matière avec la gravité classique, ce n’est pas ce qu’elle a trouvé.
« Nous montrons ici que les théories classiques locales de la gravité peuvent, en fait, générer une communication quantique et, par conséquent, un intrication. Les arguments et théorèmes pour la gravité classique fonctionnant uniquement comme LOCC traitent implicitement la matière dans la mécanique quantique standard. Cependant, au meilleur de nos connaissances, la matière obéit à la théorie quantique des champs (QFT), et lorsque cela est pris en compte, nous montrons qu'une interaction gravitationnelle classique donne naturellement naissance à une communication quantique », écrivent-ils.
L’équipe explique que cette communication quantique provient de propagateurs de matière virtuelle, au lieu des propagateurs virtuels supposés de gravitons. Ils affirment que les théorèmes antérieurs adoptaient une vision trop restrictive de la nature de l’interaction gravitationnelle. Ils disent que, même si la gravité quantique implique uniquement des propagateurs virtuels de gravitons, la théorie quantique des champs implique également des propagateurs de matière virtuelle.
Selon leurs calculs, les deux peuvent conduire à un enchevêtrement. Ainsi, l’intrication dans les expériences, comme celle de Feynman, n’est pas une preuve sans ambiguïté de la gravité quantique.
Heureusement, l’expérience de Feynman est toujours utile. Bien que la gravité classique et la gravité quantique semblent produire de l’intrication, elles le font avec des forces différentes. La force dépend de paramètres, comme la masse et la durée de l’expérience, et le fait que l’effet soit quantique ou classique peut encore être perceptible. Pourtant, les résultats de cette étude auraient pu compliquer la vie d’au moins quelques physiciens.
Écrit pour vous par notre auteur Krystal Kasal, édité par Gaby Clark, et vérifié et révisé par Robert Egan, cet article est le résultat d'un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour maintenir en vie le journalisme scientifique indépendant. Si ce reporting vous intéresse, pensez à faire un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte en guise de remerciement.
