La géométrie de l’espace, où se déploient les lois physiques, peut également apporter des réponses à certaines des questions les plus profondes de la physique fondamentale. La structure même de l’espace-temps pourrait être à la base de chaque interaction dans la nature.
Un article publié dans Physique Nucléaire Bdirigé par Richard Pincak, explore l'idée selon laquelle toutes les forces fondamentales et propriétés des particules pourraient émerger de la géométrie des dimensions supplémentaires cachées.
Selon l’étude, l’univers pourrait contenir des dimensions invisibles pliées en formes complexes à sept dimensions connues sous le nom de variétés G₂. Traditionnellement, ces structures ont été étudiées comme statiques. Mais Pincak et ses collègues les considèrent comme dynamiques : évoluant selon un processus appelé flux G₂ – Ricci, où la géométrie interne change avec le temps.
« Comme dans les systèmes organiques, tels que la torsion de l'ADN ou la manipulation des acides aminés, ces structures extra-dimensionnelles peuvent posséder une torsion, une sorte de torsion intrinsèque », explique Pincak.
« Lorsque nous les laissons évoluer dans le temps, nous constatons qu'ils peuvent s'installer dans des configurations stables appelées solitons. Ces solitons pourraient fournir une explication purement géométrique de phénomènes tels que la rupture spontanée de symétrie. »
Dans le modèle standard de la physique des particules, le champ de Higgs donne la masse aux bosons W et Z. Mais les auteurs suggèrent que la masse pourrait plutôt provenir d’une torsion géométrique dans des dimensions supplémentaires, sans introduire de champ de Higgs supplémentaire. « Dans notre vision », dit Pincak, « la matière émerge de la résistance de la géométrie elle-même, et non d'un champ extérieur ».
La théorie relie également la torsion à la courbure de l’espace-temps, offrant une explication possible de la constante cosmologique positive qui entraîne l’expansion cosmique. Les auteurs spéculent même sur une nouvelle particule, la « Torstone », qui pourrait être observable dans de futures expériences.
Le but ultime est d’étendre la vision d’Einstein : si la gravité est géométrie, peut-être que toutes les interactions sont géométrie. Comme le note Pincak, « la nature préfère souvent les solutions simples. Peut-être que les masses des bosons W et Z ne proviennent pas du célèbre champ de Higgs, mais directement de la géométrie de l'espace à sept dimensions. »
