Physiciens Tentent de Déterminer la Nature Quantique de la Gravité par Intrication de Masses

La question de savoir si la gravité, seule force fondamentale non encore intégrée au cadre de la mécanique quantique, possède une nature intrinsèquement quantique demeure un défi majeur de la physique moderne en 2026. Alors que l'électromagnétisme, les interactions fortes et faibles sont rigoureusement décrites par des théories quantiques des champs, la gravité, telle que conceptualisée par la Relativité Générale d'Albert Einstein comme une courbure de l'espace-temps, adhère actuellement à des lois classiques. Les efforts pour élaborer une théorie cohérente de la gravité quantique se poursuivent, orientant la recherche actuelle vers des expériences cherchant des signatures quantiques dans le domaine gravitationnel.

Une voie expérimentale prometteuse, découlant d'une idée proposée par Richard Feynman dès 1957, consiste à sonder si la gravité est capable d'induire une intrication quantique entre deux masses de taille microscopique. La démonstration d'une telle intrication constituerait une preuve solide de la quantification de la gravité. Des groupes de recherche s'emploient à réaliser ce test en laboratoire en soumettant des masses extrêmement réduites à des états quantiques profondément refroidis. Par exemple, des physiciens à Vienne prévoient de refroidir des billes de verre, d'environ 150 nanomètres, à l'aide de lasers jusqu'à ce qu'elles manifestent un comportement de paquets d'ondes quantiques. Ces entreprises nécessitent une exécution dans un vide quasi parfait et une isolation totale contre toute perturbation externe.

Parallèlement, des expériences s'inspirant du principe de l'expérience de Cavendish tentent de mesurer l'interaction gravitationnelle entre des objets de très petite masse, certaines équipes visant des masses de l'ordre de quelques microgrammes. Des avancées récentes ont permis de détecter le champ gravitationnel de la plus petite source massique jamais mesurée dans une expérience, une sphère d'or de 90 mg, une masse significativement plus légère que celles habituellement employées dans les tests gravitationnels classiques. Cependant, un développement théorique récent, notamment par des physiciens de la Royal Holloway University de Londres, suggère qu'une gravité purement classique pourrait engendrer une forme d'intrication sous certaines conditions spécifiques, complexifiant l'interprétation des résultats expérimentaux.

Indépendamment des percées expérimentales, la recherche théorique progresse activement. Des groupes, comme le nouveau groupe de recherche junior Emmy Noether à l'Université de Hambourg dirigé par le Dr Max Wiesner, se consacrent au calcul des effets de couplage fort dans la théorie des cordes et la gravité quantique, dans le cadre du Cluster d'Excellence « Quantum Universe II ». Ces travaux théoriques pourraient potentiellement éclairer des phénomènes cosmologiques majeurs, tels que l'énergie noire. L'unification de la Relativité Générale avec la mécanique quantique demeure l'objectif central pour une compréhension exhaustive des forces fondamentales de l'Univers. Il est à noter que les travaux d'Emmy Noether sur les symétries, cruciaux pour la physique, ont été sollicités par David Hilbert et Felix Klein en 1915 pour clarifier des aspects mathématiques de la gravitation einsteinienne.

Des propositions expérimentales complémentaires, impliquant des chercheurs de l'Observatoire de Paris et de l'Université de Vienne, explorent également l'effet de l'intrication sur la chute libre d'atomes, cherchant à tester l'universalité du principe d'équivalence dans ce contexte quantique.