String Theory

Un univers composé de cordes qui vibrent...

A l’orée du vingtième siècle, la Physique vit s’élaborer deux modes de description du Monde qui allaient devenir ses piliers fondamentaux.  

Einstein décrypta les mystères de l’univers à travers la Relativité Générale qui met en lumière l’omniprésence à grande échelle de l’une des quatre grandes forces qui gouvernent la matière : la force gravitationnelle.

Les scientifiques qui inventèrent la Physique Quantique (Planck, Bohr, Heisenberg, Pauli, Schrödinger et beaucoup d’autres) nous firent découvrir l’étrangeté quantique à travers un foisonnement de particules élémentaires dont l’inventaire exhaustif se poursuit toujours. La Physique Quantique s’appuie sur les trois autres grandes forces universelles : l’électromagnétisme, l’interaction nucléaire faible et l’interaction nucléaire forte (celle qui est responsable de la cohésion des atomes).

Nous avons donc une physique relativiste qui décrit très bien l’univers à grande échelle et une physique quantique qui décrit très bien le monde de l’infiniment petit.

Parfait.

Seul problème… les deux descriptions sont incompatibles ensemble !

Le problème n’est pas insurmontable tant que les scientifiques travaillent chacun dans leurs domaines de compétences. Mais lorsque l’on cherche à unifier les quatre grandes forces qui régissent le Monde… patatras !

Rien ne fonctionne.

Et la « Théorie du Tout » est impossible à mettre en œuvre.

On peut se demander si tout ceci est bien important, car la recherche d’une théorie élégante et harmonieuse unifiant notre monde et l’univers frise la coquetterie.

Elle est pourtant fondamentale. Mieux encore : elle est indispensable.

Pourquoi ?

La raison est fort simple : à l’origine de notre univers (rappelons qu’il n’est probablement qu’un brimborion au sein d’un ensemble infiniment plus complexe encore : le « multivers ») toutes ces forces étaient unifiées au sein d’un plasma quantique hyper chaud. Or si la Physique actuelle ne peut réconcilier ces quatre forces fondamentales en une seule théorie appelée Gravitation quantique… c’est que notre Physique est erronée !

Pire encore, il existe des parties de notre univers où cette fusion des quatre grandes forces existe : les trous noirs… Un trou noir possède un champ gravitationnel colossal qui capte et dévore tout, y compris la lumière. C’est donc un objet qui se réfère étroitement aux données de la Relativité Générale. Mais l’hyper densité des atomes qui le composent nécessite de faire appel à la Physique Quantique pour en décrire les singularités.

Le cœur d’un trou noir constituerait donc le lieu privilégié d’une convergence absolue que le reste de l’univers refuserait ?

Confrontés à cette aberration, les physiciens cherchent depuis une quarantaine d’années à mettre en œuvre cette Théorie du Tout qui décrirait enfin cette gravitation quantique qui constitue à coup sûr le graal de la Physique moderne.

Deux candidates monopolisent l’attention : la Gravitation quantique à boucles et la Théorie des cordes (string theory en anglais, nous y voilà…).

Sans entrer dans le détail, on peut brièvement citer ici les deux singularités essentielles de cette théorie qui devrait révolutionner la Physique du troisième millénaire.

La première est liée aux cordes elles-mêmes. On les appelle supercordes lorsque l’on prend en compte les impératifs liés à la « supersymétrie », c’est-à-dire un principe de symétrie qui relie étroitement les propriétés des bosons et celles des fermions.

Les éléments fondamentaux de la matière ne seraient pas les particules élémentaires mais des petites cordes vibrant sans cesse. Ce que nous décrivons comme étant des états différents de la matière (masse ou charge électrique par exemple) ne seraient que des variations dans le mode de vibration de ces cordes.

Comme un violon qui donne des sons différents suivant les vibrations des cordes…

La seconde singularité est plus hallucinante encore. Ces cordes minuscules ne vivent pas dans un univers à quatre dimensions (une temporelle et trois spatiales), mais dans un univers à… 11 dimensions !

On retrouve alors notre dimension temporelle et dix dimensions spatiales (dont la plupart sont tellement petites et enroulées sur elles-mêmes que l’on ne peut pas les voir…).

Afin de compléter cet étrange panorama, le bestiaire des bizarreries de la Physique des cordes se complète d’une particule nouvelle : le graviton qui transmet l’énergie gravitationnelle et qui, surtout, est la seule particule susceptible de s’échapper… au-delà de notre univers !

Nous arrêtons ici afin de vous éviter de longues et pénibles céphalées. Mais si vous souhaitez en savoir plus sur cette string theory qui révolutionne la Physique, nous vous recommandons le livre de Brian Greene : L’univers élégant (Folio essais). Avec des mots simples ce physicien réussit à rendre parfaitement accessible une théorie très complexe.

Après avoir parcouru ce livre vous ne regarderez plus le ciel et vos proches de la même façon.

Même un brin d’herbe vous fascinera.

Ou vous fera peur…

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