Une nouvelle force de la nature, la cinquième, pourrait-elle fournir des réponses à nos plus grandes questions sur la matière noire et l'énergie noire ? C'est l'objet de recherches en cours.
Le Modèle Standard de la physique des particules est depuis longtemps considéré comme un sommet de la réussite scientifique, décrivant quatre forces fondamentales et une variété de particules. Cependant, il ne représente pas plus de 5 % de la matière et de l'énergie totales de l'univers. Environ 25 % sont attribués à la matière noire, une substance invisible, tandis que les 70 % restants sont de l'énergie noire, une entité mystérieuse provoquant l'accélération de l'expansion de l'univers.
L'astrophysicien Paul Sutter souligne : « L'une des premières choses que les astronomes remarquent est la similitude apparente entre la matière noire et l'énergie noire. Pourquoi ces deux composants de notre univers ont-ils une force à peu près égale ? » Cela soulève la question de savoir s'il existe une interaction entre ces composants sombres.
Pour interagir, la matière noire et l'énergie noire nécessiteraient une nouvelle force, distincte des quatre forces connues : la gravité, l'électromagnétisme, la force nucléaire forte et la force nucléaire faible. Le concept d'une cinquième force a émergé comme une explication potentielle pour des phénomènes qui ne peuvent être expliqués par le Modèle Standard.
Les manifestations potentielles de cette cinquième force incluent :
Connexion à la matière noire ou à l'énergie noire : Certains scientifiques proposent que les interactions entre la matière noire et la matière ordinaire pourraient être médiées par une nouvelle force.
Particules théoriques : Des particules hypothétiques, telles que les photons noirs, pourraient servir de médiateurs de la cinquième force, interagissant différemment avec la matière ordinaire.
Anomalies dans la désintégration nucléaire : Une étude de 2015 menée par des chercheurs hongrois a rapporté des écarts inexpliqués dans les émissions de particules, suggérant l'existence d'une nouvelle particule, surnommée le « boson X ».
Théories de gravité modifiée : Certains théoriciens suggèrent que la cinquième force pourrait représenter une forme de gravité modifiée, potentiellement explicative des anomalies dans les mouvements des galaxies ou de l'expansion de l'univers.
Des mesures de haute précision en physique nucléaire et atomique sont utilisées pour rechercher des écarts par rapport au Modèle Standard qui pourraient indiquer la présence d'une cinquième force. Les observations astronomiques sont également cruciales, car les effets potentiels d'une nouvelle force peuvent être observables à des échelles cosmiques.
Si elle est découverte, la cinquième force pourrait révolutionner notre compréhension de l'univers et conduire à une nouvelle physique au-delà du Modèle Standard. Cela pourrait avoir des implications profondes pour notre compréhension de la structure de la matière, de l'évolution cosmique et même des avancées technologiques.
Bien que l'idée reste hypothétique, elle fait l'objet d'une enquête intense utilisant des technologies de pointe et des modèles théoriques. Des concepts tels que la quintessence et les photons noirs gagnent déjà du terrain dans les discussions scientifiques.
Pour valider ces théories, les chercheurs se tournent vers le cosmos pour obtenir des réponses. Si une cinquième force existe, elle est probablement subtile, les manifestations plus fortes ayant déjà été exclues par les observations des amas de galaxies et des étoiles à neutrons. Découvrir un signal qui s'écarte des attentes nécessitera une quantité immense de données.