Cinquième force. Poisson
1989/12/01 Legarreta, J. A. Iturria: Elhuyar aldizkaria
Selon la théorie de Big Bang, le moment où toute la masse de l'univers et toute l'énergie était concentrée sur un point (« moment zéro ») était alors que les quatre forces (gravitationnel, électromagnétique, nucléaire faible et violent) que nous connaissons aujourd'hui étaient unifiées. L'instabilité de cette situation a provoqué l'explosion la plus intense qui s'est produite, brisant quatre interactions ou la convergence de ces forces à 10-11 secondes de l'expansion de l'univers.
Le principal défi actuel des physiciens consiste à obtenir une théorie unifiée de ces quatre forces, séparées en si peu de temps. Ce processus d'unification est intrinsèquement entravé, mais si l'influence de la cinquième force est démontrée, les physiciens devront surmonter encore plus la difficulté à trouver la seule force qui dirige l'univers. Selon les experts, cette seule force peut être la base de l'univers. De plus, cette seule force a eu la capacité de créer l'univers, c'est-à-dire la cause de la Grande Explosion et dépendait de la même lumière, matière, énergie, structure et espace/temps de l'univers au moment de sa naissance. Ce ne sera qu'un rêve ? Nous allons le voir.
Aujourd'hui, nous connaissons quatre interactions. Disons que près de 300 ans et beaucoup d'efforts ont été nécessaires pour bien les connaître.
Une des préoccupations des physiciens est d'obtenir une théorie commune des quatre interactions qui régissent l'univers. Mais le désir d'obtenir une théorie unifiée a été très lourd, E. Lorsque Fischbach a annoncé en Janvier 1986 l'existence de la cinquième force. Mais en quoi consiste cette cinquième force ?
Comme on le sait, deux types de masses sont définis pour tous les corps matériels. La masse inertielle est celle qui s'oppose au changement de mouvement du corps affecté par une force. La masse gravitationnelle représente la force gravitationnelle entre deux objets.
Par convention, la masse inertielle et la masse gravitationnelle sont considérées égales. Mais dans l'étude que le baron hongrois Lorand Eötvös a publiée avant la Première Guerre mondiale, il a exposé quelques changements quant à l'équivalence entre masse gravitationnelle et inertielle. Dans ses expériences, il a utilisé différents matériaux et mesuré de petites différences entre les deux types de masses. Cependant, l'équivalence entre les deux types de masses était très enracinée, L. Eötvös pensait que les résultats obtenus n'étaient pas trop importants et ne résultaient que d'une mauvaise mesure expérimentale.
Frank D. de l'Université du Queensland. Stacey était un physicien australien qui a repris cette question dans les années 80. Il a effectué des expériences pour mesurer les changements gravitationnels qui se produisent à mesure qu'ils se déplacent vers le centre de la Terre et est descendu jusqu'à 2000 m. La gravité diminuait plus vite que prévu par la loi de Newton. De plus, la constante de gravitation universelle (considérée comme constante universelle) à cette profondeur était de 1% inférieure à la surface terrestre. F. Stacey a attribué ces différences aux erreurs commises dans ses mesures ou, peut-être, les anomalies gravitationnelles provoquées par les gisements de métaux présents dans les environs ont falsifié les résultats de ses expériences.
Mais E. Fischbach en 1985 L. Résultats de Eötvös et F. Stacay a affirmé qu'ils étaient corrects et a accusé la cinquième force, qui crée une masse gravitationnelle légèrement inférieure à l'inertielle. Ses expériences gravimétriques ont montré que ce serait une force répulsive et son intensité 100 fois inférieure à celle de la force gravitationnelle. Le plus curieux serait que, au lieu de dépendre de la masse des corps, comme dans le cas de la force de gravité, serait fonction de leur structure atomique, le nombre varionique de matériaux. Rappelons que le nombre barionique est la somme du nombre de neutrons et protons du noyau atomique.
En fait, si on démontrait l'existence de cette cinquième force, dans le vide il tomberait un peu plus de 1 kg de plomb (82 protons, 125 neutrons) que 1 kg d'aluminium (13 protons, 13 neutrons). Par conséquent, nous devrions utiliser une très bonne instrumentation pour détecter l'influence de la cinquième force, car l'intensité de la force de gravité est 100 fois plus grande, donc il serait dépassé dans toutes les expériences.
Il semble y avoir un grand débat entre les physiciens, les uns contre les autres. Certains disent qu'au lieu d'être répulsif, il est attirant. Mais, en définitive, ce qui confirme ou nie une théorie c'est l'expérimentation, et dans ce cas il y a deux moyens de preuve: la recherche gravimétrique, F. Ce qui utilise Stacey et la recherche différentielle. La recherche différentielle permet de connaître la relation entre la cinquième force et la composition de la matière à laquelle elle affecte.
La plupart des expériences réalisées depuis 1985 ont été de type secondaire et des résultats contradictoires ont été obtenus. En fait, la cinquième force affecte différemment les corps de composition atomique différente, et même si les expériences réalisées avec différents matériaux ont obtenu des résultats optimistes, d'autres n'ont pas obtenu de résultats satisfaisants. De plus, les résultats obtenus dans des expériences qui démontrent l'existence de la cinquième force ne coïncident pas avec l'intensité et le champ d'action.
Des chercheurs américains de New York ont mené des études au Groenland sur la cinquième force et ont reconstruit F sur les glaces polaires. L'expérience de Stacey, en découvrant que, comme lui, la gravité diminue un peu plus rapidement que la théorie de Newton prévoit. Les physiciens attribuent ces résultats à la cinquième force. Son intensité est de 2% ou 3% de la force de gravité et son champ d'action est jusqu'à 500 m. Dans tous les cas, le directeur géophysique de l'expérience, Mark Ander, n'est pas très à l'aise et agit avec prudence en se référant aux vicissitudes observées, sans se prononcer pour ni contre.
De nouvelles expériences sont en cours aujourd'hui, dont l'une dans le Sud, puisque la glace du Sud est deux fois plus compacte et uniforme que celle du Groenland. Les chercheurs ont prévu de descendre jusqu'à 4000 m de profondeur et espèrent pouvoir réaliser des expériences fiables (deux fois plus fiables que celles réalisées au Groenland). Une autre des expériences intéressantes est prévue au CERN (Centre de recherche nucléaire) de Genève. On étudie la chute des protons et des antiprotons et si la cinquième force existait, l'antiproton tomberait plus vite que le proton.
La vérité est que nous sommes face à une force mystérieuse dont l'existence est incertaine. En tout cas, il n'est pas exclusif et de nombreux chercheurs experts croient qu'il existe.
Pour finir, nous dirons que les physiciens qui travaillent au Massachusetts Geophysique Laboratory aux États-Unis ont trouvé une autre force. Cette sixième force est estimée à 200 m de hauteur et est une attraction. Pour Frank Stacey, la cinquième et la sixième force ferait partie de la force de la gravité et leur petite intensité et champ d'action n'affecteraient pas la loi de Newton.
Mais les choses sont compliquées pour les physiciens qui travaillent sur la théorie conjointe des quatre interactions. En fait, si ces quatre forces sont difficiles à conjuguer, maintenant avec les cinq, ils seront confrontés à un défi beaucoup plus compliqué, si ces cinquièmes et sixième forces ne sont pas des chaînes perdues (qui ont permis à Einstein d'unifier les forces électromagnétiques et gravitationnelles).
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