La Specola Vaticana propose un cycle de conférences sur les fondements de la gravité quantique
Ces jours-ci, la Specola Vaticana — l’observatoire astronomique de l’État de la Cité du Vatican — organise un cycle de conférences, à son siège de Castel Gandolfo, consacré à l’un des défis les plus fascinants de la physique moderne : les Vatican Observatory Lectures on Quantum Gravity 2026.
Des experts de renommée internationale accompagnent un groupe de doctorants et de jeunes chercheurs dans l’étude de la gravité quantique, afin d’explorer une question fondamentale de la physique contemporaine : comment unifier la mécanique quantique, qui régit le monde des particules élémentaires, et la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, qui décrit la gravitation, ainsi que la structure de l’espace-temps à grande échelle.
Cette théorie devrait permettre d’expliquer la genèse et les premiers instants de l’Univers dans lequel nous vivons. La difficulté centrale est la suivante : dans la relativité générale, l’espace et le temps ne constituent pas un cadre fixe dans lequel se déroule la physique, mais ils en sont eux-mêmes des acteurs — ils se courbent, se déforment et participent à la dynamique de l’Univers. Lorsque l’on tente d’appliquer à ces grandeurs les règles de la mécanique quantique, de profondes incohérences mathématiques apparaissent. La plus connue est ce que l’on appelle la non-renormalisabilité perturbative : dans le langage de la physique théorique, « renormaliser » signifie maîtriser les corrections quantiques infinies qui apparaissent dans les calculs, en les absorbant dans un nombre fini de paramètres mesurables expérimentalement. Cette procédure, qui fonctionne parfaitement pour les autres forces de la nature, échoue dans le cas de la gravitation : les corrections quantiques prolifèrent de manière incontrôlée, engendrant un nombre infini de paramètres libres qui rendent la théorie incapable de produire des prédictions.
Trouver une manière de contourner ou de résoudre ce problème constitue l’un des objectifs majeurs de la recherche en gravité quantique.
Le cycle de conférences — coordonné par le P. Gabriele Gionti, SJ, et don Matteo Galaverni de la Specola Vaticane — explore quatre approches permettant d’aborder cette question. Le professeur Claus Kiefer (Université de Cologne) présente la quantification canonique de la gravité ainsi que le problème du temps : dans une théorie où le temps lui-même est une variable dynamique soumise à des fluctuations quantiques, comment définir l’évolution d’un système physique ? Kiefer aborde également les questions ouvertes liées aux trous noirs — des objets dans lesquels la gravité atteint des intensités extrêmes — et à leur description quantique, y compris la nature des singularités qui se trouvent en leur sein.
Le professeur Roberto Percacci (SISSA, Trieste) montre comment quantifier la gravité de manière covariante, en considérant les gravitons — les quanta du champ gravitationnel, analogues aux photons pour la lumière — comme des particules de spin 2. Il présente également le programme de la sécurité asymptotique (asymptotic safety), une approche ingénieuse selon laquelle la gravité pourrait être formulée de manière cohérente dans le cadre de la mécanique quantique grâce à un comportement particulier de ses constantes fondamentales aux très hautes énergies, sans recourir à de nouveaux éléments théoriques.
Le professeur Sergio Cacciatori (Université de l’Insubria) aborde les difficultés conceptuelles les plus subtiles : que signifie quantifier une théorie dans laquelle la scène même de l’espace et du temps est soumise à l’incertitude quantique ? Comment mesurer le temps, alors que le temps lui-même fluctue ? Des questions qui peuvent sembler philosophiques, mais qui ont des conséquences techniques précises et qui restent encore aujourd’hui sans réponse.
Le professeur Pierpaolo Mastrolia (Université de Padoue) apporte quant à lui la perspective des amplitudes de diffusion, les outils mathématiques grâce auxquels les physiciens calculent la probabilité que deux particules entrent en collision et donnent naissance à de nouvelles particules. Mastrolia met en évidence les surprenantes analogies structurelles entre les amplitudes des théories de jauge — celles qui décrivent les forces électromagnétique et nucléaire — et celles de la gravité quantique, notamment de la supergravité et de la théorie des cordes, ouvrant ainsi des connexions inattendues entre des domaines apparemment éloignés de la physique théorique.
Ces conférences offrent ainsi aux participants une expérience tout à fait unique. La Specola Vaticana, institution séculaire qui associe depuis toujours la rigueur scientifique et l’ouverture intellectuelle, offre à ces jeunes chercheurs non seulement un lieu d’étude, mais aussi un environnement où le libre échange et la curiosité demeurent au cœur de la démarche. Car les grandes questions encore ouvertes — et la nature quantique de l’espace et du temps est certainement l’une des plus importantes — peuvent mieux être affrontées en étant ensemble.
