How big is Mousse quantique?

La mousse quantique est une structure proposée pour l'espace et le temps aux échelles les plus petites, où ils s'agiteraient et fluctueraient au lieu de rester lisses. Elle n'a jamais été observée directement, si bien que les 9,3 × 10⁻³⁶ mètres indiqués ci-dessus ne sont pas une mesure. Ce nombre correspond à 9,3 divisé par un 1 suivi de 36 zéros. Les physiciens s'attendent à ce que la mousse, si elle existe, apparaisse à peu près à l'échelle de la longueur de Planck, 1,6 × 10⁻³⁵ mètre, soit environ 1,7 fois la valeur indiquée ci-dessus.

Taille

L'espace-temps réunit les trois dimensions de l'espace et le temps. À toutes les échelles que l'on peut mesurer, il paraît lisse. Mais certains aspects de la mécanique quantique, la théorie qui explique les atomes et les particules, prédisent qu'il ne resterait pas lisse à des échelles beaucoup plus petites. De minuscules régions changeraient sans cesse, et l'espace et le temps cesseraient d'avoir des valeurs définies.

Une mousse de ce type n'a pas de bord à mesurer ; les théories donnent donc plutôt une échelle : la distance à laquelle la mousse apparaîtrait. Selon la NASA, elle correspond à peu près à la largeur du noyau d'un atome d'hydrogène divisée par 100 milliards de milliards (10²⁰). Cela revient à peu près à la longueur de Planck, l'échelle à laquelle les effets quantiques de la gravité devraient devenir importants. L'échelle exacte dépend de la théorie utilisée, et les physiciens ne disposent pas encore d'une théorie éprouvée qui unirait la gravité et la mécanique quantique.

Comparaisons de taille

L'échelle attendue de la mousse est à peu près la même que la longueur de Planck, l'objet immédiatement plus grand dans l'explorateur.
Un proton, large d'environ 1,7 femtomètre, est environ 100 milliards de milliards (10²⁰) fois plus large que l'échelle attendue de la mousse. Un femtomètre vaut 10⁻¹⁵ mètre.
Si l'échelle de la mousse était agrandie à la largeur d'un cheveu, environ 0,1 millimètre, un proton mesurerait environ une année-lumière de large. Une année-lumière est la distance que parcourt la lumière en un an.
Les quasars observés par Chandra lors du test de 2015 décrit plus bas se trouvent à environ 12 milliards d'années-lumière. Cette distance représente environ 7 × 10⁶⁰ fois l'échelle attendue de la mousse, ce qui explique pourquoi de minuscules effets pourraient s'accumuler en chemin.

D'où vient l'idée

Le physicien John Wheeler, de l'université de Princeton, a proposé l'idée de mousse quantique et lui a donné son nom. La mécanique quantique prédisait déjà que des particules pouvaient brièvement apparaître puis disparaître. Wheeler imaginait plus que cela : l'espace-temps lui-même agité en une écume de formes déformées. Wheeler a aussi rendu célèbre l'expression « trou noir ».

Mettre la mousse à l'épreuve

La mousse est bien trop petite pour être vue directement, si bien que les astronomes recherchent ses effets sur la lumière. Si l'espace-temps est mousseux, la distance parcourue par la lumière varierait de façon infime et aléatoire. Dans certains modèles, ces variations s'accumulent sur des milliards d'années-lumière, au point de brouiller la vue des objets lointains.

En 2015, une équipe dirigée par Eric Perlman, du Florida Institute of Technology, a testé cette idée à l'aide de quasars. Un quasar est un objet très lumineux alimenté par de la matière tombant vers un trou noir géant. L'observatoire à rayons X Chandra de la NASA, le télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA et les télescopes VERITAS ont tout de même détecté nettement des quasars lointains. L'équipe en a conclu que cela écartait deux modèles de la mousse, dont l'un appelé mousse holographique.

La question n'est pas tranchée. Dans un article de conférence de 2026, Eric Steinbring et Jack Ng, l'un des auteurs de l'étude de 2015, soutiennent que la mousse holographique explique finalement la dispersion des positions mesurées d'un sursaut gamma extrêmement lumineux. Ils présentent cela comme une façon possible de lire les données. La question de savoir si les effets de la mousse peuvent s'accumuler sur de longues distances est débattue depuis plus de 20 ans.