Vers un lien théorique entre gravitation et mécanique quantique
La théorie de la Relativité Générale décrit la manière dont la matière* déforme l’espace-temps, et comment, en retour, la matière est influencée par cette courbure — expliquant ainsi la gravitation. Ses nombreuses prédictions, allant de la dilatation du temps aux ondes gravitationnelles en passant par les trous noirs, ont été confirmées sur plus d’un siècle. Elle constitue ainsi l’un des piliers les plus solides de la physique moderne.
Néanmoins, plusieurs indices suggèrent que la Relativité Générale pourrait n’être que la limite d’une théorie plus complète. D’un point de vue théorique, elle se heurte notamment aux problèmes des singularités et à la difficulté de formuler une gravitation quantique cohérente. D’un point de vue observationnel, les tensions récentes autour du modèle cosmologique standard interrogent également la complétude de notre description actuelle de l’Univers. Cette situation rappelle celle de la gravitation newtonienne, qui s’est révélée être une approximation de la Relativité Générale.
C’est dans ce contexte qu’une nouvelle théorie alternative à la Relativité Générale est née à l’Observatoire de la Côte d’Azur : la Relativité Intriquée. Cette approche repose sur une reformulation non linéaire du lien entre la matière et la courbure de l’espace-temps, rendant impossible la définition de la théorie en l’absence de matière. La matière et la géométrie de l’espace-temps sont ainsi "intriquées" dans la formulation même de la théorie, au sens étymologique du terme. De ce fait, la Relativité Intriquée fait intervenir moins de constantes fondamentales que les théories usuelles, tout en reproduisant la Relativité Générale comme limite ou comme approximation dans de nombreux régimes physiques.
Dans une nouvelle publication parue dans Classical and Quantum Gravity, des chercheurs du laboratoire ARTEMIS de l’Observatoire de la Côte d’Azur et de l’Observatoire de Paris, menés par Thomas Chehab, doctorant au laboratoire ARTEMIS, montrent que cette théorie possède une conséquence remarquable : ni la constante de gravitation G, ni la constante de Planck ℏ n’y sont fondamentales. Elles émergent toutes deux comme des quantités effectives, liées à un champ gravitationnel scalaire, et peuvent donc varier dans l’espace et le temps.
Les auteurs ont quantifié l’amplitude de ces variations dans différents environnements astrophysiques, sans recourir à aucun paramètre libre ajustable. Leurs résultats montrent que les variations de G et de ℏ sont totalement négligeables dans le Système solaire, rendant la Relativité Intriquée indiscernable de la Relativité Générale aux niveaux de précision actuellement accessibles. En revanche, dans des objets extrêmement denses tels que les naines blanches et les étoiles à neutrons, ces variations pourraient devenir significatives : de l’ordre de un millionième pour les naines blanches, et pouvant atteindre quelques pourcents à l’intérieur des étoiles à neutrons les plus compactes.
Ces prédictions ouvrent la voie à de nouveaux tests observationnels. En particulier, une variation de la constante de Planck pourrait laisser des signatures mesurables dans les spectres des rayonnements thermiques.
Dans une seconde publication parue dans Physics Letters B, des chercheurs du laboratoire ARTEMIS de l’Observatoire de la Côte d’Azur et de l’Université de Barcelone montrent que la formulation de la Relativité intriquée, qui pouvait paraître surprenante, s’impose en réalité comme la seule théorie du type f(R, Lm), autre que la Relativité générale, possédant toutes les solutions de la Relativité générale pour un type générique de matière.
Ainsi, tout en reproduisant avec une grande précision les succès expérimentaux de la Relativité Générale, la Relativité Intriquée conduit à des prédictions nouvelles dans les régimes de gravitation extrême. Elle établit en outre un lien explicite et inédit entre gravitation et mécanique quantique, en montrant que la constante de Planck pourrait être gouvernée par la structure même du champ gravitationnel. Cette approche ouvre ainsi une nouvelle voie d’exploration vers une compréhension plus unifiée des lois fondamentales de la nature.
* Le terme " matière " est ici entendu au sens large, incluant l’énergie qui lui est associée.
Articles :
Variation of Planck’s quantum of action in Entangled Relativity, Thomas Chehab,
Olivier Minazzoli et Aurélien Hees, Classical and Quantum Gravity, 2025.
https://doi.org/10.1088/1361-6382/ae30c7
Deriving Entangled Relativity, Olivier Minazzoli, Maxime Wavasseur et Thomas Chehab,
Physics Letters B, 2025.
https://doi.org/10.1016/j.physletb.2025.140117
Contacts :
thomas.chehab@oca.eu et olivier.minazzoli@oca.eu
Olivier Minazzoli dirige ces recherches depuis le laboratoire ARTEMIS (CNRS/UMR 7250) de l’Observatoire de la Côte d’Azur (OCA), dans le cadre d’une convention signée entre le gouvernement de Monaco, le CNRS, l’Université Côte d’Azur et l’Observatoire de la Côte d’Azur.
Contact Presse :
Margaux Arav – Responsable communication de l’Observatoire de la Côte d’Azur