En savoir plus: Les problèmes de la constante cosmologique

En savoir plus: Le problème de l'ajustement fin

S'il est clair que l'énergie du vide ne peut avoir une telle valeur, la physique des hautes énergies propose d'autres ordres de grandeur bien plus raisonnables pour l'énergie du vide et qui renvoient à une physique beaucoup mieux maîtrisée que la théorie quantique de la gravitation. Toutefois, toutes ces valeurs conduisent à la même surestimation colossale. Par exemple, l'échelle de la force électrofaible de quelques centaines de giga-électron-volt, que l'on atteint aisément dans les accélérateurs de particules modernes est de l'ordre d'une planète comme la Terre par mètre cube...

Il est donc clair qu'il doit exister un processus physique encore inconnu qui réduise de plusieurs dizaines d'ordres de grandeur la valeur de l'énergie du vide pour en faire quelque chose de physiquement décent. Ce mécanisme inconnu réalise ainsi un extraordinaire ajustement fin de la constante cosmologique...

Bien sûr, on pourrait choisir la constante cosmologique de sorte à compenser exactement ces valeurs gigantesques. Ainsi, le niveau d'énergie fondamental de la gravitation commencerait à la valeur prédite par la densité d'énergie du vide et constituerait le niveau d'énergie zéro. Mais alors la valeur observée de la constante cosmologique devrait être rigoureusement nulle! Ce qui n'est apparemment pas le cas... Utiliser une constante cosmologique non nulle pour décrire l'énergie noire revient à dire que la gravitation ressent de manière absolue les énergies ! Cette caractéristique semble vraiment propre à la gravitation telle qu'elle nous est décrite par la relativité générale d'Einstein, car toutes les autres interactions (interactions nucléaires forte et faible et électromagnétisme) ne sont sensibles, elles, qu'à des variations d'énergie. A moins que la vraie nature de l'énergie noire se trouve ailleurs, comme le laisse peut-être supposer la coïncidence cosmique...

En savoir plus: Le problème de la coïncidence cosmique

Jusqu'à présent, les problèmes que nous évoquions ne concernaient guère que les physiciens théoriciens qui y étaient confrontés depuis quelques décennies et non pas les astro-physiciens. Avec la mise en évidence de l'énergie sombre et la remarquable mesure cosmologique de sa valeur, ce problème a débouché dans toute la communauté scientifique comme un diable hors de sa boîte.

En effet, la mesure de la densité d'énergie noire que l'on interpréterait ensuite comme de l'énergie du vide est de l'ordre de la densité critique aujourd'hui, soit quelque , ce qui est loin d'être nul. Il existe donc un désaccord historique entre la théorie et l'expérience de plusieurs dizaines d'ordres de grandeur!! De plus, cette valeur est pour le moins intriguante.

Si l'énergie du vide est supposée constante partout et toujours, comme le modélise d'ailleurs la constante cosmologique, comment se fait-il qu'elle prenne une valeur aussi particulière que la densité critique aujourd'hui? Cette densité critique est une propriété cosmologique (associée à l'Univers), et qui n'a a priori rien à voir avec l'interprétation quantique de l'énergie du vide! De plus, cette valeur est reliée à des propriétés de l'Univers d'aujourd'hui, ce qui laisserait croire que nous vivons à une époque fort particulière, voire privilégiée, de l'histoire cosmique...

Si l'énergie noire est bien une constante cosmologique, des observateurs-cosmologistes qui en auraient entrepris la mesure il y a plus de cinq milliards auraient eu bien du mal à la mettre en évidence et des observateurs futurs risquent fort de ne plus rien voir d'autre que de la constante cosmologique! Cette coïncidence cosmique est extrêmement intrigante et nous enseigne peut-être que la cosmologie et la gravitation ont autant à nous apprendre sur la nature de l'énergie noire que la mécanique quantique... Les éléments en faveur de l'énergie noire nous laissent supposer en tout cas que le coeur du problème pourrait se trouver soit dans une théorie quantique de la gravitation soit dans une nouvelle et surprenante physique gravitationnelle...