Imaginez une civilisation avancée quelque part dans l’univers, qui a développé un accélérateur de particules qui heurte des électrons à l’énergie de Planck, l’échelle où la gravité doit être décrite mécaniquement quantique. Cette échelle d’énergie n’est pas une mince affaire pour un collisionneur, car elle correspond à dix quintillions (1019) fois la masse au repos du proton. Pour atteindre cette énergie avec notre technologie d’accélération existante, il faudrait un collisionneur linéaire de 10 000 années-lumière de longueur.
Mais divers concepts d’accélérateurs laser à plasma, sur lesquels j’ai travaillé pendant mon doctorat, peuvent éventuellement raccourcir la distance d’accélération requise d’un facteur 10000, réduisant la taille d’un tel collisionneur à la taille du nuage d’Oort qui entoure le solaire. système. Et ainsi, on pourrait imaginer avec optimisme qu’une civilisation très avancée pourrait générer des collisions d’électrons aux énergies de Planck au sein de son système planétaire d’origine.
Il s’avère que la faisabilité hypothétique d’une telle expérience est un motif de préoccupation pour toutes les civilisations de l’univers. Laisse-moi expliquer.
Sur la base de l’expansion accélérée de l’univers, nous savons que le vide n’est pas vide mais a une certaine densité d’énergie sombre. Les collisions de particules à l’énergie de Planck peuvent déclencher un tunnel local du vide vers un état d’énergie plus faible. La transition quantique entre les deux états peut nécessiter des énergies élevées pour surmonter la barrière qui sépare les deux états, ainsi que pour produire une bulle suffisamment grande pour que l’énergie tirée de l’augmentation de son volume dépasse l’énergie investie dans la tension de sa superficie. Cette surface rappelle une peau de bulle de savon, ici soufflée en brûlant le «carburant» d’énergie noire à l’intérieur.
Déclencher la décroissance du vide dans une bulle suffisamment grande à l’emplacement du collisionneur produirait un front de combustion en expansion, un soi-disant «mur de domaine», derrière lequel la densité d’énergie du vide sera convertie en chaleur – tout comme une onde de détonation brûle à travers un matériau explosif . Ce front brûlant sphérique se déplacera vers l’extérieur à la vitesse de la lumière et libérera une quantité d’énergie sans précédent dans l’espace, chauffant tout le long de son chemin. Si toute l’énergie sombre est convertie en chaleur, cela porterait un volume illimité balayé par le front brûlant à une température de 30 degrés au-dessus du zéro absolu, 10 fois plus chaud et 10000 fois plus dense en énergie que le rayonnement du fond cosmique micro-ondes, les restes du big bang chaud.
Une telle vague de chaleur serait-elle un motif de préoccupation? La mauvaise nouvelle est que nous ne recevrions aucun avertissement avant que cette catastrophe cosmique ne nous frappe au visage car aucun signal précurseur ne peut se déplacer plus vite que la lumière pour nous alerter du risque. Mais c’est peut-être aussi une bonne nouvelle, car cela implique que toute dévastation qui en résulterait se produirait instantanément et serait aussi surprenante que l’impacteur Chicxulub l’était pour les dinosaures. Nous ne saurions jamais ce qui nous a frappés.
Une façon d’éviter une catastrophe cosmique de ce type est d’établir un traité interstellaire, similaire au Traité d’interdiction des essais nucléaires, signé pour la première fois en 1963 par les gouvernements de l’Union soviétique, du Royaume-Uni et des États-Unis. L’objectif du «Traité du collisionneur de Planck» serait de protéger notre environnement cosmique des murs de domaine artificiellement produits. Sans un tel traité, nous ne pourrions souhaiter que toutes les civilisations se comportent de manière responsable lorsqu’elles ont acquis la maturité technologique pour construire un collisionneur Planck-énergie. Il faudrait espérer que nos voisins feraient preuve de responsabilité cosmique.
À long terme, la nécessité de signer un traité ne fait que presser dans notre galaxie, la Voie lactée, et son voisin le plus proche, Andromède; il ne s’étend pas au-delà du groupe local de galaxies. Même sans traité signé ou honoré à des échelles intergalactiques étendues, l’expansion accélérée de l’univers nous sauvera finalement du risque d’une catastrophe du collisionneur de Planck. Toutes les galaxies au-delà de «Milkomeda» (le résultat d’une éventuelle fusion entre la Voie Lactée et Andromède, que mon collègue TJ Cox et moi avons nommé dans un article de 2007) finiront par s’éloigner de nous plus vite que la lumière. Comme je l’ai montré dans un article de 2002, une fois que toutes les autres galaxies quittent notre horizon d’événements cosmiques, rien qui se passe en elles ne peut nous affecter car tous les signaux causaux se propagent au plus à la vitesse de la lumière. Une fois que l’univers vieillit par un autre facteur de dix, Milkomeda ne sera entouré que d’un espace sombre.
L’expansion cosmique accélérée emportera loin de nous tous les collisionneurs risqués de Planck dans les galaxies lointaines, nous protégeant finalement de tout accident. Cela constitue un autre exemple de la gentillesse de Mère Nature avec nous. Nous sommes bénis par une distanciation sociale incontournable à l’échelle cosmique. Après tout, un mur de domaine cosmique pourrait être beaucoup plus dangereux que COVID-19 car la physique fondamentale n’offre aucune échappatoire à son balayage brûlant à la vitesse de la lumière.
