Dans les premiers instants après le Big Bang, l'espace s'est étendu à une vitesse prodigieuse. Une infime ondulation quantique, inscrite dans le principe d'incertitude lui-même, repoussait la matière plus fort que toute force connue. Cette ondulation, c'est le principe d'incertitude généralisé, ou GUP. Il affirme que la position et l'impulsion ne peuvent être mesurées avec une précision meilleure qu'une certaine limite, et que cette limite dépend de l'impulsion elle-même.

La mécanique quantique ordinaire dit : plus on connaît précisément la position d'une particule, moins on connaît sa vitesse. Le GUP y ajoute la longueur de Planck, la taille minimale possible, en dessous de laquelle l'espace cesse d'être lisse. Dans le travail des physiciens, cette correction a été intégrée à l'entropie de l'horizon de l'Univers. L'entropie est une mesure du désordre, et l'horizon est la frontière de la partie visible du cosmos. L'entropie modifiée a engendré un terme supplémentaire dans les équations de Friedmann, qui décrivent l'expansion de l'Univers. Ce terme se comporte comme l'énergie sombre avec une densité proportionnelle à la quatrième puissance du paramètre de Hubble.

Dans l'Univers primordial, lorsque le paramètre de Hubble était énorme, cet ajout dominait. Il repoussait la matière, accélérant l'expansion. Mais à mesure que l'Univers grandissait, le paramètre de Hubble diminuait, et l'ajout se diluait rapidement. Aujourd'hui, il est trop faible pour expliquer l'accélération observée. En revanche, il a laissé une trace : il a ralenti la croissance des perturbations de densité, ces amas à partir desquels les galaxies se sont formées plus tard. Plus le paramètre β est grand, plus le contraste de densité a augmenté lentement.

Une autre trace se trouve dans les ondes gravitationnelles primordiales. Ces ondes, prédites par la théorie de l'inflation, sillonnent encore le cosmos. Le GUP modifie leur spectre : plus β est grand, plus le signal est fort aux hautes fréquences. Les futurs observatoires, comme Einstein Telescope, LISA, BBO et SKA, pourraient capter ce signal. En attendant, les données de la nucléosynthèse primordiale, lorsque les noyaux légers se sont formés dans l'Univers, donnent la contrainte β < 10³⁹. C'est 51 ordres de grandeur plus strict que la limite issue de l'ombre d'un trou noir, et 30 ordres de grandeur plus strict que celle de la précession du périhélie de Mercure.

Ce travail est le premier à combiner l'analyse de la croissance des structures et du spectre des ondes gravitationnelles dans un même modèle GUP. Auparavant, ces deux approches étaient appliquées séparément. Désormais, il est clair que la correction de gravité quantique peut imiter une énergie sombre dynamique dans l'Univers primordial, tout en restant indiscernable du modèle standard aujourd'hui. Cette découverte n'a pas encore d'application pratique, mais elle offre un nouveau moyen de tester la gravité quantique. L'infime ondulation qui accélérait l'Univers s'est tue, mais son écho peut encore être entendu.