Théorie des supercordes - Définition et Explications

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La théorie des supercordes est une tentative d'expliquer toutes les particules et forces fondamentales de la nature, en les modélisant comme les vibrations de minuscules cordes supersymétriques. Elle est considérée comme la plus prometteuse des théories pour une gravité quantique (La gravité quantique est une branche de la physique théorique tentant d'unifier la...), même si elle souffre des mêmes défauts que la théorie des cordes (La théorie des cordes est l'une des voies envisagées pour régler une des questions...) (impossibilité de faire la moindre expérience de vérification...).

Actuellement, le problème le plus profond en physique théorique (La physique théorique est la branche de la physique qui étudie l’aspect théorique des lois...) est la grande unification (Le concept d'unification est une notion centrale de la logique des prédicats ainsi que...), ou, ce qui revient au même, l'harmonisation de la théorie de la relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de...) générale, qui décrit la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.), et s'applique bien aux grandes structures (étoiles, planètes, galaxies), et de la mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de...) qui décrit les trois autres forces fondamentales connues : électromagnétique(EM), l'intéraction faible(W) et forte(S).

La physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants...) élémentaires modélise celles-ci comme des points dans l'espace et les fait interagir à distance nulle, ce qui amène à des résultats de valeurs infinies. Les physiciens ont développé des techniques mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide...), dites de renormalisation, pour éliminer ces infinis, qui fonctionnent pour les forces électromagnétiques, nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) forte et nucléaire faible, mais pas pour la gravité : à distance nulle la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) de la gravité d'Einstein ne fonctionne pas.

L'idée de départ est que les constituants fondamentaux de la réalité seraient des cordes d'une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) de l'ordre de la longueur de Planck (En physique, la longueur de Planck ou échelle de Planck est une unité de longueur qui fait partie...) (approx. 10-33 cm), qui vibreraient à des fréquences de résonance (La résonance est un phénomène selon lequel certains systèmes physiques...). Par exemple, cette théorie prédit que le graviton (Le graviton est une particule élémentaire hypothétique qui transmettrait la...) (la particule candidate pour la gravité quantique, qui transmettrait la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) de gravitation) serait une corde ayant une amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) de zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr,...). Comme en physique quantique (La physique quantique est l'appellation générale d'un ensemble de théories physiques...), elle aurait un spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque...) de 2 et une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) nulle.

Une autre conclusion importante est qu'il n'y a pas de différence mesurable entre des cordes qui s'enroulent autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) d'une dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...) et celles qui se déplacent dans les dimensions (i.e., les effets dans une dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une...) de taille R sont les mêmes que dans une dimension de taille 1/R).

Le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de dimensions

Sous notre observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) notre espace physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) n'a que quatre grandes dimensions, et toute théorie physique doit en tenir compte. Mais rien n'empêche d'avoir plus de 4 dimensions. La théorie des cordes requiert pour sa cohérence 10, 11 ou 26 dimensions. Le conflit entre l'observation et la théorie est résolu en modélisant des dimensions compactes.

Nous avons du mal à visualiser des dimensions supplémentaires car nous ne pouvons nous déplacer que dans trois dimensions spatiales. Et même alors nous ne voyons qu'en 2+1 dimensions ; la vision en 3 dimensions permettrait de voir toutes les faces d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...). Une façon de dépasser cette limitation n'est pas d'essayer de visualiser les autres dimensions mais de ne les penser que comme des variables de plus dans les équations qui décrivent le fonctionnement de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.). Cela pose la question de savoir si ces 'variables en plus' peuvent être étudiées par l'expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences...) directe (qui doit montrer aux scientifiques humains, en fin de compte, des différences de résultats entre 1, 2 ou 2+1 dimensions).

La théorie des supercordes (La théorie des supercordes est une tentative d'expliquer toutes les particules et forces...) n'est pas la première à proposer des dimensions spatiales supplémentaires ; voir la théorie de Kaluza-Klein. Les théories des cordes modernes se servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) des mathématiques du pliage, des nœuds, de la topologie (La topologie est une branche des mathématiques concernant l'étude des déformations spatiales par...), qui ont été largement développées après Kaluza et Klein, et qui ont rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie)...) ces théories physiques avec dimensions supplémentaires beaucoup plus utilisées.

Les cinq théories des supercordes

Les physiciens ont découvert cinq théories des supercordes. La théorie M (La théorie M est une théorie élaborée par Edward Witten qui a pour but d'unifier les cinq...) quant à elle serait le cadre approprié pour unifier ces cinq formulations en une théorie unique[1] mais à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) il n'existe pas de formulation (La formulation est une activité industrielle consistant à fabriquer des produits...) quantique de la théorie M et seule sa limite classique, la supergravité maximale à 11 dimensions, est connue.

Les théories des cordes
Type
Dimensions spatio-temporelles

Details
I
10
Elle fonctionne avec la supersymétrie (Note : Pour profiter au mieux de cet article, le lecteur devrait avoir de bonnes notions sur...). Elle est composée de cordes ouvertes et fermées et ne contient pas de tachyon (En physique des particules, on nomme tachyon une particule (ou plutôt une classe de...). Elle appartient au groupe de symétrie (Le groupe de symétrie d'un objet (image, signal, etc.) est le groupe de toutes les...) SO(32).
IIA
10
Elle fonctionne avec la supersymétrie. Elle ne contient que des cordes fermées. Elle ne contient pas de tachyon et les fermions sont dénués de masse. Cette théorie n'est pas chirale.
IIB
10
Elle fonctionne avec la supersymétrie. Elle ne contient que des cordes fermées. Elle ne contient pas de tachyon et les fermions sont dénués de masse. Cette théorie est chirale.
HO
10
Elle fonctionne avec la supersymétrie. Elle ne contient que des cordes fermées. Elle ne contient pas de tachyon et appartient au groupe de symétrie SO(32)
HE
10
Elle fonctionne avec la supersymétrie. Elle ne contient que des cordes fermées. Elle ne contient pas de tachyon et appartient au groupe de symétrie E8 × E8
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