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Quatre forces fondamentales régissent notre Univers. Si deux d'entre elles ont pu être unifiées, et s'il existe de solides propositions unifiant la force électrofaible et la force nucléaire forte, la gravité, elle, résiste encore farouchement à toute tentative de grande unification.

Tout est combinaison de l'eau, de l'air, de la terre et du feu : telle était la représentation du monde d'Aristote. Quatre éléments, dont on sait aujourd'hui, bien sûr, qu'ils sont loin d'être fondamentaux. Mais ils sont la première grande manisfestation de la quête des constituants ultimes de la Nature. Ou plutôt, car qui peut le plus peut le moins, du constituant ultime...

Molécules, atomes, particules, quarks... Successivement, chacun de ces groupes a assumé le rôle de brique élémentaire, indivisible. Et sans doute, celle-ci n'a pas encore été découverte. Peut-être s'agit-il d'une corde vibrant dans un espace à 10 dimensions ? Mais nous n'en savons encore rien.

Quatre forces

Non pas quatre élements, certes, mais quatre forces fondamentales : la première à avoir été découverte (par Newton au XVIIe siècle) est la force de gravité, celle qui est la cause de la pesanteur.

La seconde, tout aussi essentielle puisque c'est grâce à elle que tiennent ensemble les atomes composant les molécules de notre corps et de tout ce qui nous entoure, est la force électromagnétique. C'est Maxwell qui réalise, au XIXe siècle, l'unification de l'électricité et du magnétisme.

Au XXe siècle enfin sont mises en évidence les deux forces nucléaires : la faible (responsable de la radioactivité) et la forte (celle qui lie ensemble les protons et les neutrons dans le noyau des atomes, et dont l'énergie considérable est libérée lors des réactions nucléaires).

Là encore, pourquoi quatre forces et pas une seule ? Et bien il se trouve qu'aux premiers instants de l'Univers, ces quatre forces n'en faisaient peut-être justement qu'une. Aux niveaux de température et de densité (donc d'énergie) atteints alors, les différentes intéractions étaient indistinguables : c'est le refroidissement global de l'Univers qui les individualise. Du moins, c'est ce que de nombreux physiciens espèrent prouver.

Car ils ont déjà parcouru un bout du chemin : forces électromagnétique et nucléaire faible ont été unifiées pour former la force électrofaible (cela valut le prix Nobel en 1979 à Sheldon Glashow, Abdus Salam et Steven Weinberg), et le rapprochement des forces nucléaires faibles et fortes dispose d'une (et même de plusieurs) théorie(s) unificatrice(s), sans toutefois être confirmé par des preuves solides.

Seule la force de gravité, de plus longue portée mais considérablement plus faible en intensité que les trois autres, ne s'est pas du tout pliée à la "grande unification". Ce qui ne veut pas dire qu'aucune piste n'existe : la théorie des cordes et la gravité quantique sont deux branches actives de la recherche visant concomitamment à embrasser à la fois le cadre régissant les forces nucléaires et électromagnétiques - la physique quantique - et celui régissant la gravité - la relativité générale. Mais elles sont encore très spéculatives.

 
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