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Actualité : Né du plus violent cataclysme depuis le Big Bang, ce photon défie Einstein
En octobre 2022, le sursaut gamma BOAT, plus puissant cataclysme observé depuis le Big Bang, inondait la Terre de ses radiations. La détection d'un photon ultra-énergétique, arrivé avec 38 min de retard, crée néanmoins un casse-tête majeur : et si cette particule avait violé l'une des lois fondamentales d'Albert Einstein ?
© Illustration générée sur Banana - Illustration du BOAT arrivant sur Terre en 2022.
Surnommé le BOAT (pour Brightest Of All Time, ou “le plus lumineux de tous les temps”), cet événement appartient à la catégorie des sursauts gamma. Il s'impose comme le plus puissant jamais enregistré par l'humanité.
C'est en 2022 que cette explosion cataclysmique, survenue à 2 milliards d'années-lumière, a saturé nos capteurs. En plus d'ignorer le mécanisme exact dont il provient (la piste d'une supernova est privilégiée), le phénomène pose un problème théorique majeur. Effectivement, nous n'aurions jamais dû pouvoir le capter, à moins que, comme le propose une équipe de chercheurs dans une nouvelle publication, le BOAT ne viole l'une des lois fondamentales d'Einstein. Une proposition qui n'a rien de fantaisiste et repose sur des hypothèses solides de mécanique quantique.
Le BOAT avait saturé les capteurs des satellites spatiaux, notamment SWIFT de la NASA.
D'après la théorie de la relativité restreinte d'Albert Einstein et le modèle standard de la physique des particules, un photon de très haute énergie voyageant sur des milliards d’années-lumière doit entrer en collision avec les photons infrarouges plus doux qui baignent l'espace (le fond lumineux extragalactique). Cette collision crée une paire électron-positron et détruit immédiatement le photon à haute énergie.
Le BOAT vient de loin (2 milliards d’années-lumière) et, en toute logique, n'aurait dû pas pu nous parvenir.
Pour résumer, l'Univers devrait être “opaque” pour les photons de plus de 10 TeV voyageant sur de telles distances. Le fait qu'un photon ultra-énergétique du BOAT, mesuré à 251 TeV, ait traversé l'espace jusqu'à la Terre sans être absorbé constitue donc une anomalie flagrante de la théorie.
Une équipe internationale de chercheurs avance une explication audacieuse : on assisterait à une violation de l'invariance de Lorentz (LIV). Formant un des piliers de la physique d’Einstein, elle stipule que les lois de la physique — tout comme la vitesse de la lumière dans le vide — sont strictement les mêmes pour tous les observateurs, quelles que soient leur vitesse ou l'énergie des particules.
Or, plusieurs théories de la gravité quantique suggèrent qu'à des niveaux d'énergie extrêmes, cette symétrie pourrait être brisée. “La violation de l'invariance de Lorentz modifie les seuils d'interaction entre les particules”, expliquent les auteurs dans leur publication. En altérant la manière dont la lumière interagit avec le fond extragalactique, ce phénomène rendrait l'Univers temporairement “transparent” à ces énergies extrêmes, permettant au photon de traverser l'espace sans disparaître.