La théorie de l'embrasement (cosmologie)

[protagoras]

Bonjour,
La théorie de l’embrasement

Rappel. Le Big bang.
On sait que l’Univers se dilate. C’est ce qui est appelé « l’expansion de l’Univers » dans le modèle standard de la cosmologie.
Si, par la pensée, on inverse le sens du temps (comme dans un film que l’on déroule à l’envers), on imagine sans peine un Univers en contraction.
Mais jusqu’où, en attendant suffisamment longtemps, verrait-on l’Univers se contracter ? Jusqu’à un point de densité infinie et de température infinie ?
Eh bien non ! Un tel raisonnement aboutit à une impasse car dès que l’on atteint le temps de Planck avant d’atteindre ce point ultime, la Relativité générale s’écroule car il intervient en plus des phénomènes quantiques incompatibles avec la Relativité générale.
On ne pourra remonter le temps en deçà du temps de Planck tant qu’une nouvelle théorie unifiant la Relativité générale et la mécanique quantique ne sera pas trouvée, testée et validée.

Les théories unificatrices.
Les principales théories tentant d’unifier la Relativité générale et la mécanique quantique sont principalement :
- La théorie des cordes et ses prolongements,
- La théorie de la gravitation quantique à boucles.
Aucune ces théories n’a pour l’instant été validée.

Arrêtons-nous sur la théorie des cordes.
En mécanique quantique « classique », les particules sont ponctuelles.
Schématiquement, la théorie des cordes remplace les particules par des brins unidimensionnels appelés « cordes » (string en anglais).
Ces cordes vibrent selon certains modes et ce sont ces modes qui correspondent aux particules « classiques », à savoir les bosons et les fermions.
Il existe plusieurs théories des cordes :

Les cordes de type I
Les cordes de type Iia
Les cordes de typeIIb
Les cordes hétérotiques de type o(32)
Les cordes hétérotiques de type E8*E8 (Lire E8 fois E8)

Puis il fut découvert en mathématiques une nouvelle symétrie appelée « supersymétrie ».
Très vite, naquit en physique une théorie appelée elle aussi « supersymétrie »
C’est une théorie qui à chaque boson associe une particule partenaire qui est un fermion, et de même à un fermion correspond sa particule partenaire, un boson.
C’est aisi que fut créée la théorie des « supercordes », fusion de la théorie des cordes avec la théorie de supersymétrie.

Les branes.
C’est alors qu’un physicien américains, Edward Witten, en explorant les mathématiques très complexes de ces théories, fut amené à concevoir la M-theory » qui fusionne en une seule théorie les théories des cordes.
Dans cette théorie apparaissent les «n-branes ».
Ainsi,
une 0-brane est une particule,
Une 1-brane est une corde,
Une 2-brane est une membrane à 2 dimensions,
Une 3-brane à 3 dimensions etc .
Je n’insiste pas car cette théorie est inachevée et se révèle vraiment très compliquée ! (Je n’y perds pas mon latin pour l’unique raison que je ne connais pas le latin !)

La théorie ekpyrotique.
Dans cette théorie, notre Univers est une 4-brane flottant avec d’autres 4-branes dans une 5-brane.
C’est alors que cette théorie explique le Big bang par la collision de notre
4-brane avec une autre 4-brane.
Sans pouvoir entrer dans les détails, disons que cette théorie serait très intéressante si elle offrait les moyens de la réfuter le cas échéant. Hélas, ce n’est pas le cas.
En effet, cette théorie résoudrait le problème des infinis à l’instant 0 et aussi quelques autres …
Cordialement.

[buck]

Les branes ca ressemble un peu aux tenseurs (de ce que je sais d'eux c'est a dire pas grands choses hormis les vecteurs et matrices)
Par contre je suis surpris tu sembles dire que la supersymetrie arrive apres le développement des cordes?

[protagoras]

Les branes ca ressemble un peu aux tenseurs (de ce que je sais d'eux c'est a dire pas grands choses hormis les vecteurs et matrices)
Par contre je suis surpris tu sembles dire que la supersymetrie arrive apres le développement des cordes?

Excuse-moi. Je te répondrai plus tard car mon processeur chauffe et mon ordinateur s'arrête très vite après la mise en route.
Je vais tenter d'y remédier.
Disons que les physiciens se sont aperçus que la supersymétrie découverte par les mathématiciens pouvait servir à développer la théorie physique de la supersymétrie. Par exemple, au photon (boson) correspond sa particule partenaire photino (fermion) etc.
J'arrête là avant que la machine s'arrête.
Cordialement.

[protagoras]

Les branes ca ressemble un peu aux tenseurs (de ce que je sais d'eux c'est a dire pas grands choses hormis les vecteurs et matrices)
Par contre je suis surpris tu sembles dire que la supersymetrie arrive apres le développement des cordes?

Excuse-moi. Je te répondrai plus tard car mon processeur chauffe et mon ordinateur s'arrête très vite après la mise en route.
Je vais tenter d'y remédier.
Disons que les physiciens se sont aperçus que la supersymétrie découverte par les mathématiciens pouvait servir à développer la théorie physique de la supersymétrie. Par exemple, au photon (boson) correspond sa particule partenaire photino (fermion) etc.
J'arrête là avant que la machine s'arrête.
Cordialement.

Une précision en vitesse :
Les quaternions ont été découverts en 1843 par Hamilton et plus tard Pauli dans les années trente s'est aperçu que ses matrices qui portent son nom étaient la représentation matricielle de ces quaternions en y ajoutant la matrice unité.
On a aussi l'exemple des nombres complexes découverts par Cardan et Bombelli, développés magistralement par Augustin Cauchy au XIXème siècle et qui se sont révélés indispensables en mécanique quantique !
Je pourrais aussi citer le calcul tensoriel et les espaces de Hilbert découverts en mathématiques bien avant leur emploi en physique.

[protagoras]

Les branes ca ressemble un peu aux tenseurs (de ce que je sais d'eux c'est a dire pas grands choses hormis les vecteurs et matrices)
Par contre je suis surpris tu sembles dire que la supersymetrie arrive apres le développement des cordes?

Bonjour,
Mes ennuis avec la ventilation du processeur étant terminés je peux maintenant répondre sans risquer un arrêt brutal de mon ordinateur.
Bien sûr, les branes ont une métrique, laquelle se définit à l'aide d'un tenser métrique. Par exemple celui de la Relativité restreinte et d'ordre 4.
Pour ce qui concerne l'apparition de la Supersymétrie, elle fut suggérée à la fois en mathématique et en physique, chacune de ces deux disciplines provoquant à tour de rôle un enrichissement de cette supersymétrie.
C'est déjà une longue histoire bien montrée dans ce document que je donne à titre purement indicatif afin de comprendre pourquoi cette théorie est si difficile (elle passe par la super-algèbre de Poincaré !).
https://www.lpthe.jussieu.fr/~erbin/fil ... l_susy.pdf
Enfin, hélas, toutes les tentatives sur le LHC pour détecter une particule supersymétrique ont échoué.
Peut-être, si ces particules existent ont-elles une masse trop importante pour être créées sur le LHC faute de celui-ci d'avoir une énergie suffisante qui est actuellement de 13 Tev alors que certaines théories exigeraient une énergie d'au moins 100Tev !