Des chercheurs finlandais de l'Université Aalto ont proposé un regard neuf sur l'une des énigmes les plus tenaces de la physique : la théorie quantique de la gravité. Leur approche repose sur des champs de jauge et quatre symétries particulières qui permettent de décrire la gravité de la même manière que les interactions électromagnétique, faible et forte dans le modèle standard.
La relativité générale ordinaire fonctionne très bien aux grandes échelles, mais elle échoue là où la gravité rencontre les effets quantiques, à l'horizon des trous noirs ou dans les premiers instants après le Big Bang. Les nouveaux travaux montrent que la gravité peut être représentée non pas comme une courbure de l'espace-temps, mais comme un champ de jauge, semblable à ceux déjà connus des physiciens.
La théorie repose sur les symétries U(1), les mêmes qui sont à la base de l'électromagnétisme et qui sont responsables de la conservation de la charge électrique. Les scientifiques ont introduit un concept supplémentaire, un champ de dimension de l'espace-temps, qui aide à « découper » des objets quadridimensionnels à partir de structures octodimensionnelles plus complexes, appelées spineurs.
En construisant un lagrangien avec une représentation à huit spineurs, les chercheurs ont dérivé les règles de Feynman et vérifié si la théorie se prête à la renormalisation. Au premier ordre, les calculs convergent et les infinis peuvent être éliminés par des méthodes connues. C'est un signe important de stabilité mathématique, bien que la vérification complète à tous les ordres reste à faire.
Si la théorie résiste à d'autres tests, elle ouvrira la voie à une vision unifiée de toutes les forces fondamentales. Alors, les calculs de processus dans des conditions extrêmes deviendront possibles, de l'effondrement des étoiles aux tout premiers stades de l'évolution de l'Univers.
Pour l'instant, les travaux sont publiés pour discussion dans la communauté scientifique. Leurs auteurs soulignent qu'il ne s'agit pas d'une théorie du tout définitive, mais d'une étape importante qui montre que la gravité peut réellement être intégrée dans une description quantique des champs, sur un pied d'égalité avec les autres forces.
