Longtemps considérée comme obsolète, une théorie du XIXe siècle sur la nature de la matière refait surface. Des physiciens japonais pensent qu’elle pourrait expliquer l’un des plus grands mystères de la cosmologie : pourquoi l’Univers est dominé par la matière plutôt que par l’antimatière.

Une idée oubliée du XIXe siècle

En 1867, le physicien britannique William Thomson, plus connu sous le nom de Lord Kelvin, propose une théorie audacieuse : celle de l’atome vortex. Selon lui, les atomes seraient des nœuds formés dans un fluide invisible censé remplir tout l’espace, appelé l’éther.
À l’époque, cette idée séduit de nombreux scientifiques, car elle semble offrir une structure cohérente à la matière. Mais les progrès du XXe siècle – notamment la relativité d’Einstein et la mécanique quantique – rendent cette théorie caduque. L’éther est abandonné, et avec lui, l’hypothèse de Kelvin disparaît des manuels de physique.

Le retour inattendu de l’atome vortex

Un siècle et demi plus tard, une équipe de chercheurs japonais publie dans la revue Physical Review Letters des résultats qui redonnent vie, partiellement, à l’idée de Kelvin.
En recréant en laboratoire les conditions extrêmes de l’Univers primitif, juste après le Big Bang, les physiciens ont observé un phénomène surprenant : les atomes avaient tendance à se lier et se nouer entre eux, d’une manière étrangement similaire à la description de l’atome vortex.

Ces structures temporaires, sortes de “nœuds d’atomes”, pourraient avoir joué un rôle clé dans les tout premiers instants de l’Univers, avant de se défaire quelques fractions de seconde plus tard.

Une piste pour résoudre le mystère de la matière et de l’antimatière

Le principal intérêt de cette redécouverte réside dans son potentiel explicatif face à un paradoxe fondamental : celui de l’asymétrie entre la matière et l’antimatière.
D’après la théorie du Big Bang, l’Univers aurait dû produire autant de matière que d’antimatière. Or, lorsqu’elles se rencontrent, ces deux formes s’annihilent, ne laissant derrière elles que de l’énergie. Dans ces conditions, l’Univers ne devrait pas contenir de matière solide — ni étoiles, ni planètes, ni vie.

Pourtant, l’Univers observable est presque entièrement constitué de matière, tandis que l’antimatière est devenue quasi inexistante.

Les chercheurs avancent que la formation de ces nœuds dans les premiers instants du cosmos aurait ralenti la désintégration de la matière, introduisant un léger déséquilibre entre les deux formes. Ce retard infinitésimal aurait suffi à donner à la matière une avance durable sur son opposée, lui permettant de survivre et de s’organiser dans l’Univers actuel.

Vers une nouvelle compréhension du Big Bang

Si cette hypothèse se confirme, elle pourrait transformer notre compréhension de la naissance de l’Univers. Les chercheurs souhaitent désormais quantifier ces structures de matière nouée, comprendre comment elles se forment et se défont, et déterminer leur influence exacte sur l’évolution de la matière après le Big Bang.

Loin d’être une curiosité historique, la vieille idée de Lord Kelvin pourrait bien contenir, 150 ans plus tard, une clé essentielle de la physique moderne : celle qui explique pourquoi nous existons dans un Univers fait de matière.