Corde (physique) - Définition

Introduction

En physique théorique, les cordes sont les objets principaux étudiés dans la théorie des cordes. Une corde est un objet unidimensionnel. Avec la théorie des cordes, les composantes de la matière les plus fondamentales de notre univers ne sont plus des particules, mais de minuscules cordes vibrantes.

Se propageant dans l'espace-temps, la surface bidimensionnelle engendrée par son déplacement, appelée feuillet d'univers ou surface d'univers, peut être comparée à la ligne d'univers engendrée par une particule ponctuelle.

Caractéristiques des cordes

Énergie

En vertu de E = mc², il est possible de convertir l'énergie en masse (le taux de conversion étant c²). C'est en ce sens que la théorie des cordes utilise la célébrissime équation. Ainsi, l'énergie d'une corde engendrera la masse de la particule. Donc, plus une corde vibre frénétiquement, plus elle sera énergétique et plus la particule qui en découle sera massive ; et inversement. Les particules dénuées de masse (comme le photon) correspondent aux modes vibratoires les plus calmes.

Mode vibratoire

Le mode vibratoire d'une corde est l'une des caractéristiques les plus importantes de celle-ci. Toutes les propriétés d'une particule (masse, spin, charge électrique, etc.) sont entièrement configurées dans le mode vibratoire d'une corde. Ainsi, la même corde peut engendrer toutes les particules du modèle standard, pourvu qu'elle adopte le bon mode vibratoire. Aussi, plus il est complexe, plus la particule engendrée sera massive car beaucoup d'énergie devra être dépensée pour obtenir un tel mode.

Taille et tension

La tension d'une corde est inversément proportionnelle au carré de sa longueur. Donc, plus une corde est longue, moins sa tension sera élevée et vice-versa. La tension, et donc la taille, d'une corde influe sur son énergie : une corde plus petite sera plus tendue et demandera donc plus d'énergie pour obtenir les modes vibratoires les plus simples. Cela dit, la taille minimale autorisée par la théorie des cordes est calculée à partir de la longueur de Planck et vaut 10^-33 cm.

Types de cordes

Cordes ouvertes et fermées

Les cordes peuvent être fermées ou ouvertes. Une corde fermée est une corde n'ayant aucune extrémité. Elle a donc, comme équivalent topologique, un cercle.

Une corde ouverte, en revanche, possède deux extrémités et son équivalent topologique est un segment de droite. La théorie des cordes de type I ne possède que des cordes ouvertes dans son spectre.

Orientation des cordes

Les cordes possèdent aussi une orientation. Celle-ci peut être vue comme une « flèche interne », qui dicte à la corde son sens de vibration. Ceci différencie les cordes dont l'orientation est opposée. En revanche, une corde dont l'orientation est équivalente dans un sens comme dans un autre est appelée corde non-orientée.