Legraviton est uneparticule élémentaire hypothétique qui transmettrait lagravité, prévue dans la plupart des théories degravité quantique. Il serait donc lequantum de la force gravitationnelle. En langage courant, on peut dire que les gravitons sont les messagers de la gravité, ou les supports de la force. Il n'est pas encore intégré dans lemodèle standard, regroupant toutes les particules connues à ce jour (fermions etbosons).
Les gravitons[6],[7] ont été postulés à la suite des succès de la représentation des interactions dans le cadre de lathéorie quantique des champs dans d'autres domaines. Par exemple, l'électrodynamique quantique explique très précisément l'ensemble de l'électromagnétisme, du domaine macroscopique au domaine microscopique, par l'échange dephotons entre les particules dotées decharges électriques. Ainsi, les photons échangés sont donc responsables des forces électriques et magnétiques.
Étant donné le large succès de la mécanique quantique pour la description des autres interactions représentant lesforces fondamentales de l'univers, il a semblé naturel que les mêmes méthodes puissent fonctionner pour la description de la gravitation.
Afin de répondre aux caractéristiques de l'interaction gravitationnelle, les gravitons doivent toujours mener à une interaction attractive, avoir une portée infinie, et être en nombre illimité. Quantiquement, cela signifie que c'est unboson[8],[9]de jauge[10], demasse nulle[8],[9],[11],[12], de charge nulle[12], despin égal à 2[8],[9],[11],[12], d'hélicité égale à ±2[11],[13],[14],[15] et stable[12]. Ce qui implique qu'ils sont desluxons, des particules sedéplaçant à lavitesse de la lumière[réf. nécessaire]. Le spin du graviton n'est pas un demi-entier car, si tel était le cas, il n'y aurait pas d'interférence entre les amplitudes correspondant à un échange ou à l'absence d'échange d'un graviton[8]. Le graviton n'est pas davantage de spin unité (1) ni de spin impair (1, 3, 5, etc.) car, s'il en était ainsi, la gravitation serait répulsive[8]. Il n'est pas de spin nul (0), car, s'il en était ainsi, la gravitation ne se couplerait pas avec les photons[8]. Le spin 2 du graviton est aussi lié au caractère quadrupolaire desondes gravitationnelles[16].
Selon certaines extensions de la théorie d’Einstein, le graviton pourrait avoir une masse non nulle. Il a été montré expérimentalement, par deux méthodes différentes[1],[18], que cette éventuelle masse est inférieure à 7 × 10−23 eV/c2, soit 1028 fois moins que la masse de l'électron.
Dans le cadre de larelativité générale (non quantique), l'interaction gravitationnelle n'a pas une représentation vectorielle, comme les trois autresforces. En effet, elle se fond alors avec la membrane de l'espace-temps : dans leparadigme de la relativité générale, les masses ne s'attirent plus : elles suivent simplement lesgéodésiques d'un espace-temps ordonné par le tenseurénergie-impulsion réparti dans l'univers. Dans ce cadre, il n'y a nul besoin d'une particule pour transmettre la gravitation, celle-ci étant inhérente à la 'forme' même de l'univers, ou plus exactement à ses déformations locales. Ceci justifie que, en un endroit précis de l'espace, des corps de masses différentes suivront strictement la même trajectoire (en l'absence de l'intervention deforces extérieures : électromagnétiques, par exemple, ou chocs).
Malgré de nombreuses tentatives, le graviton n'a été ni observé, ni même théoriquement bien cerné. À ce jour, toutes les tentatives de créer une théorie simple de lagravité quantique ont échoué. La recherche duboson de Higgs (ou boson BEH du nom de ses découvreurs : Brout, Englert et Higgs), autre boson pressenti quant à lui comme le fondement de la masse de toutfermion — alors que le graviton constituerait le vecteur de la force gravitationnelle —, focalisait au début duXXIe siècle les efforts de la communauté des spécialistes enrecherche fondamentale. Le boson de Higgs a été découvert auCERN, l'annonce en fut faite le[19].
L'existence même du graviton comme particule est discutée : le graviton pourrait n'être qu'un« intermédiaire de calcul pratique » et une« pseudo-particule »[20].
Une difficulté fondamentale pour sa mise en évidence réside dans le fait que les masses sont toutes positives, que les effets se font sentir à distance infinie, et sans effet d'écran ferme : l'interaction d'un hypothétique graviton avec un appareillage destiné à le mettre en évidence risque d'être noyé dans un bruit de fond énorme et universel. La seule façon de détecter ce boson serait de chercher les événements où le mouvement ou l'énergie d'un objet-test change différemment de ce qui est établi par larelativité générale, mais un des principes de base de lagravité quantique est pour l'heure qu'elle permette elle-même de retrouver l'ensemble des connaissances expérimentales cohérentes avec larelativité générale.
Le mot « graviton » est quelquefois utilisé par« abus de langage » , pour désigner la« masse associée auchamp de gravitation » , sans préjuger s'il s'agit d'une particule ou non[23].
Le graviton ne doit pas être confondu avec leboson de Higgs : le premier a été postulé par la théorie quantique de Bluck pour expliquer la propagation spatiale de la gravitation, tandis que le second apparaît dans lemodèle standard (lequel s'appuie notamment sur la théorie quantique, mais aussi sur larelativité restreinte)pour expliquer[réf. souhaitée] pourquoi certaines particules possèdent une masse et d'autres pas.
Le graviton est maintes fois mentionné et utilisé dans l'œuvre de fictionStar Trek. La particule est souvent utilisée pour lagravité artificielle à bord des vaisseaux de laFédération grâce à des "plaques gravimétriques" qui diffusent des gravitons de façon homogène. Le déflecteur de navigation, appareil essentiel d'un vaisseau qui repousse toute particule à l'avant, émet des gravitons lorsqu'il peut s'avérer nécessaire de les utiliser.
La "Technologie Graviton" est une technologie indispensable pour pouvoir produire des Étoiles de la Mort (EDLM/RIP) dans le jeu sur navigateur internetOgame.
On retrouve des émetteurs de gravitons, armes dévastatrices, dans les mangasBlame! et Knights of Sidonia de l'auteurTsutomu Nihei.
[Fienga et Minazzoli 2019]AgnèsFienga et OlivierMinazzoli (contacts scientifiques), « Une étude pose une nouvelle contrainte sur la masse du « graviton » » (actualité),Artémis, Nice,Observatoire de la Côte d'Azur,(lire en ligne).
