Un manège ne se contente pas de vous faire tourner en rond — à chaque tour, il s'enfonce aussi légèrement dans le sol. Ce mouvement, semblable à celui d'un tire-bouchon, est précisément l'essence de la charge NUT, une propriété particulière de l'espace-temps que les physiciens étudient depuis le milieu du siècle dernier.
Dans ce nouveau travail, les chercheurs sont revenus sur d'anciennes solutions des équations de Einstein décrivant l'espace-temps courbé autour d'objets en rotation dotés de ces propriétés de « vissage ». Ils ont montré que la masse (la gravité ordinaire) et la charge NUT (un ajout de type magnétique) sont les deux faces d'une même médaille. Tout dépend de la façon dont on résout l'équation principale : un choix donne la masse, l'autre donne la charge NUT. C'est un peu comme traduire une même phrase dans deux langues : le sens est le même, mais les mots diffèrent.
Le plus intéressant survient lorsque les auteurs ont examiné des particules de spin différent (rotation interne, comme une toupie). Il s'est avéré que la version « électrique » de la particule (liée à la masse) et la version « magnétique » (liée à la charge NUT) sont décrites par des formules similaires. Une fonction spéciale y joue un rôle clé : la fonction de Bessel. Seul l'ordre de cette fonction change de signe : pour la masse, il est positif ; pour la charge NUT, il est négatif. Comme si vous regardiez la même vague, mais en retournant les jumelles.
Au final, les physiciens n'ont pas trouvé de preuves convaincantes qu'en dimensions supérieures il existe une gravité autoduale — un cas particulier où une particule est complètement en équilibre avec elle-même. En quatre dimensions, cela existe et conduit à des simplifications étonnantes dans les calculs. Mais dans les mondes à plus grand nombre de dimensions, cette magie semble disparaître. Cela signifie que notre Univers est unique en ce sens. Ou alors nous n'avons tout simplement pas encore trouvé la bonne « clé » pour les portes multidimensionnelles.
La fonction de Bessel, qui apparaît dans ce travail, a été inventée par l'astronome Fraunhofer pour calculer le mouvement des planètes, et elle est aujourd'hui utilisée même dans la compression d'images JPEG.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, des extraterrestres transmettent aux humains les plans d'une machine qui fonctionne sur les principes de la physique multidimensionnelle — peut-être avec de telles dualités.