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Selon la théorie des cordes, les particules ponctuelles ont en réalité une extension spatiale. Si on pouvait en observer la structure détaillée, on constaterait qu'elles résultent des différents modes de vibration de "filaments de corde". |
Depuis presque 40 ans se développe une théorie dite "des cordes", parfois appelée Théorie M dans ses incarnations récentes. La théorie se propose d'unifier la gravitation et les autres forces en résolvant du même coup le problème des singularités.
Idée simple, calculs complexes
Le postulat de départ est simple : puisqu'une particule ponctuelle pose problème, imaginons qu'elle ait une extension spatiale (très très très petite toutefois), que ce que nous décrivons comme une particule soit en réalité, si l'on y regarde de (très très très) près, le résultat de la vibration d'un petit filament de matière, une corde.
En voyant les choses ainsi, la théorie entend vérifier que toutes les particules et toutes les forces observées ou prédites dans la nature résultent de différents modes de vibration d'un même constituant élémentaire, notre fameuse corde.
Problème, les calculs dans le cadre de la théorie des cordes sont si complexes que mêmes les physiciens les plus chevronnés en mathématiques se heurtent à de grandes difficultés. La raison en est, notamment, la nécessite d'opérer des approximations sans que celles-ci n'emballent la machine et faussent le calcul.
Par ailleurs, la théorie souffre d'une complète absence de vérification expérimentale, mais à sa décharge il convient de noter que les expériences qui permettrait de vérifier la théorie nous sont, pour l'heure, technologiquement inaccessibles tant les échelles d'étude sont petites.
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| Les cordes vibreraient dans un espace non pas à 3 dimensions, mais à 9 ou 10. Les dimensions d'espace supplémentaires nous sont invisibles car extrêmement petites : elles sont repliées sur elles-mêmes en une structure dite de Calabi-Yau, représentée ici. Schéma Wikipedia
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Cordes, gravitation et dimensions supplémentaires
La célébrité de la théorie des cordes tient toutefois à ce que, d'une part, elle est élégante, et que, d'autre part, elle prédit l'existence d'une particule appelée graviton, tout en précisant comment ce porteur de la gravitation interagit avec les autres particules. Cette prédiction est pour tout dire l'un des principaux succès de la théorie des cordes.
Un autre aspect intéressant de la théorie des cordes est le suivant : le nombre de dimensions de l'espace-temps émerge des équations, au lieu de figurer parmi les données de départ. Tout serait parfait si le nombre de dimensions prédit était 4 (3 d'espace, une de temps), or, ce nombre est considérablement supérieur.
Quoi ? Quelle est cette théorie qui ne se déploie que dans un univers à 10, 11 voire 26 dimensions selon les variantes ! Néanmoins, pour ébouriffant que cela puisse paraître, de nombreux physiciens jugent ces dimensions supplémentaires tout à fait envisageables. Celles-ci seraient toutefois repliées sur elle-même et inimaginablement petites (prenez un brin d'herbe : de loin, il est monodimensionnel, de près apparaît sa véritable structure qui est celle d'un cylindre - la "2e dimension" est repliée sur elle-même).
Ainsi la théorie des cordes, basée sur une intuition simple, nous emmène finalement dans sa tentative d'unifier la gravité aux autres forces vers un univers bien étrange, mais qui est peut-être le nôtre.
En savoir plus : La nature de l'espace et du temps
