Un modèle de dimension supérieure peut aider à expliquer l’accélération cosmique sans énergie noire

L’énergie noire reste l’une des plus grandes énigmes de notre compréhension du cosmos. Dans le modèle standard de la cosmologie appelé Lambda-CDM, elle est expliquée en ajoutant un terme de constante cosmologique dans l’équation de champ d’Einstein introduite pour la première fois par Einstein lui-même. Cette constante est très petite et positive et il manque une compréhension théorique complète de la raison pour laquelle elle a une valeur si faible. De plus, l’énergie noire a des caractéristiques particulières, comme une pression négative et ne se dilue pas avec l’expansion cosmique, ce qui met au moins certains d’entre nous mal à l’aise.

Les physiciens continuent donc de chercher des explications alternatives à l’accélération cosmique. Auparavant, dans un article intitulé « Sur l’expansion accélérée de l’univers », publié dans la revue Gravitation et cosmologieJ’ai expliqué que si l’univers existe en paire avec un anti-univers qui tourne à rebours dans le temps, nous pouvons expliquer cette accélération cosmique sans énergie noire.

Dans mon nouveau travail, qui est le modèle braneworld, c’est-à-dire notre univers, qui est un 3-brane immergé dans une masse dimensionnelle supérieure, j’ai pu me débarrasser de l’insaisissable énergie noire, que j’élabore maintenant.

Mon nouveau modèle et mes résultats

Dans ce modèle, je commence avec un scénario de braneworld où notre univers fait lui-même partie d’un volume de dimension supérieure. Pensez-y comme à une feuille 2D flottant dans un espace 3D. Ces structures de dimension inférieure sont appelées branes, et chaque brane a une tension de brane constante (T) qui joue un rôle dans sa dynamique. J’ai utilisé un modèle de brane à tension variable et j’ai également promu simultanément la constante de Newton 4D G en champ scalaire tout en gardant fixe la constante de Newton 5D provenant du volume.

Pour nous mettre à l’aise, certaines théories de la gravité modifiées, comme la théorie de Brans-Dicke, font également passer la constante de Newton G pour un champ scalaire. Cela a conduit à la dynamique, qui imite l’équation standard de Friedmann, mais maintenant le champ scalaire G joue effectivement le rôle des champs de matière dans notre univers tandis que la matière joue effectivement le rôle d’énergie noire. C’est efficace dans le sens où je considère maintenant l’effet combiné provenant également de la tension variable des branes.

Ainsi, sans utiliser de terme de constante cosmologique, j’ai pu expliquer l’énergie noire avec seulement deux champs connus : le champ scalaire G, qui est la constante de Newton 4D mais qui est maintenant promue au rang de champ scalaire et le champ de matière. Nous avons considéré que le rayonnement était négligeable, ce qui est une bonne approximation de notre univers. Les résultats sont publiés dans la revue Lettres d’Europhysics.

Après avoir travaillé sur les problèmes de matière noire et d’énergie noire, je peux dire que soit nous acceptons que la relativité générale est correcte et que nous vivons dans un univers sombre avec ces particules de matière noire et d’énergie noire insaisissables et particulières, soit nous acceptons que nous vivons dans un multivers de dimension supérieure.

En ce qui concerne les théories de la gravité modifiée, je ne trouve pas intéressant que la nature choisisse une loi qui varie en fonction de la distance (comme le prétendent souvent les partisans des théories de la gravité modifiée telles que MOND), car cela remettrait en cause la définition même de la loi. Mon intuition et mon expérience suggèrent que la nature préfère la beauté, la simplicité et la symétrie, et les théories de la gravité modifiée ne répondent tout simplement pas à ces critères.

Du côté scientifique, il reste aux observations de déterminer la vérité, que nous espérons connaître un jour, compte tenu des progrès scientifiques réalisés jusqu’à présent.

Cet article fait partie de Science X Dialog, où les chercheurs peuvent présenter les résultats de leurs articles de recherche publiés. Visitez cette page pour obtenir des informations sur ScienceX Dialog et sur la manière de participer.

Kumar est doctorant à l’IIT Gandhinagar, en Inde, sous la direction du Dr Arpan Bhattacharyya. Les domaines de recherche de Kumar comprennent la relativité générale, la cosmologie, la théorie du Braneworld et la thermodynamique de l’espace-temps.