La théorie des cordes

Salut

Il existe un grand nombre de théories des cordes. Elles reposent toutes sur l'idée de ne pas considérer les entités élémentaires de la physique comme des particules ponctuelles (de dimension 0) mais des cordes qui formeraient des boucles d'une taille finie, de l'ordre de la longueur de Planck. Ces cordes vibreraient comme des cordes de violon, et des différents modes de vibration donneraient naissance aus spins. La physique changerait de nouveau son paradigme, avec des entités élémentaires qui ne seraient plus des particules ponctuelles mais des cordes minuscules. La théorie mathématique utilisée est la théorie des surfaces de Riemann à deux dimensions, les quatre dimensions de l'espace et du temps n'émergeant que comme concepts secondaires. Une théorie des cordes devrait satisfaire un certain nombre de conditions physiques:
Tous les objets du modèle standard, aussi bien les particules sources (les quarks et les leptons) que les messagers (comme les gluons, les photons, les W+ - et Z^0 (bosons)), ou que les Higgs devraient rentrer dans ce cadre.
Ce devrait être une théorie géométrique, puisqu'il lui faut englober la théorie d'Einstein de la gravitation.
Elle devrait décrire la gravité sans aucun infini.
Remplir ces trois conditions tiendrait du miracle, mais ce miracle semble bien être en train de se produire, tout au moins dans un espace-temps à dix dimensions où une théorie unique des supercordes semble s'être fait jour, à la suite des travaux de Green et Scwartz, en automne 1984.
L'espace-temps qui émerge de cette théorie des cordes unique a, comme nous l'avons dit, dix dimensions. Il faudrait une "compactification" de six dimensions pour retomber dans un espace-temps réaliste. Et il restera encore à descendre de la masse de Planck jusqu'aux particules W et Z, soit environ 10² fois la masse du proton. Malheureusement, l'unicité qui rendait la théorie des cordes si attachante à dix dimensions ne semble pas survivre au retour à quatre dimensions : un million de théories au moins semblent aussi viables les unes que les autres. C'est un obstacle théorique que les cordes doivent maintenant affronter (sans parler du problème expérimental que pose la construction d'un accélérateur particulaire capable d'atteindre l'énergie de Planck (il devrait être long de dix années lumières). Les cordes pourraient-elles fournir la Théorie du Tout (TDT) qui engloberait toutes les particules sources connues, les quarks, les leptons, les messagers connus et les Higgs plus toutes leurs intéractions mutuelles?
Deux types de cordes sont envisageables: ouvertes ou fermées.

Essayons d'approcher cette théorie par un exemple simple:

Imaginez une corde de guitare qui a été accordée en augmentant la tension de la corde. Selon la façon dont on pince la corde et selon la tension de celle-ci, des notes différentes seront crées par la corde. On pourrait dire que ces notes sont des modes d'excitation de la corde de guitare...
D'une façon similaire, dans la théorie des cordes, les particules élémentaires que nous observons dans les accélérateurs particulaires peuvent être comparées à des "notes de musique" ou à des modes d'excitation de cordes élémentaires.
Dans la théorie des cordes, comme pour la pratique de la guitare, la corde doit être étirée pour qu'elle devienne ensuite excitée. Cependant, les cordes dans la théorie des cordes flottent dans l'espace-temps, et ne sont pas attachées à une guitare. Mais elles ont tout de même une tension.

Une corde typique serait si petite qu'il faudrait en mettre 10e20 bout à bout pour atteindre le diamètre d'un simple proton. Il n'existe sur Terre aucun moyen de tester en laboratoire de façon expérimentale la structure de la matière à cette échelle, il faudrait pour cela un accélérateur de particules plus grand que la Terre elle-même.
Alors que le chemin d'une particule normale dans l'espace temps est une ligne (ligne d'univers), le chemin d'une corde sera une surface bidimensionelle (feuille d'univers), une bande ou un cylindre selon le type de corde.
Deux morceaux de cordes peuvent s'ajouter pour former une seule corde. De même, un morceau de corde peut se diviser en 2 cordes. Ainsi, l'émission ou l'absorption d'une particule par une autre peut se traduire en terme de "cordes" par la division ou la jonction de cordes.

Les physiciens mathématiciens sont cependant très intéressés par les implications de la théorie des cordes : tout en fournissant une explication du comportement connu de particules comme les électrons et les protons, elle donne une description de la gravitation en termes de comportement de cordes vibrantes ayant la forme de boucles. De nombreux physiciens estiment que les supercordres constituent donc le meilleur espoir de pouvoir développer un jour une "théorie du tout" fondamentale.

Quelle tête ce Clavius!
Oups, il a demandé de ne pas écrire pour ne rien dire!
Désolé.

Salut

Il n'y a pas que ma téte ce n'est pas moi qui est inventé cette théorie. Je ne fais ici qu'écrire quelques lignes sur ce sujet.

C'est une théorie pationnante( pour ma part). J'ai d'ailleurs suivie quelques émissions diffusées par France 5 sur une semaine consacrée à l'astro ( il y a 3 semaines environ).
Il émmetait l'hypothèse que notre apparence dépendrait de ces minuscules cordes qui vibrent ensemble...
est-ce un peu poussé? ou justifié si l'on tient compte avec rigueur les points de la théorie?
Ce sont les principaux questionnement.
Merci de m'éclairer

Salut,

Si tu as vu les trois émissions sur France 5, tu es maintenant une pro de la théorie des supercordes.
A savoir si cette théorie se revelera être une grande théorie unificatrice, je ne sais pas le dire (et je n'ai pas les connaissances pour le dire). Cette théorie est la théorie la plus à la mode du moment.
Beaucoup de théoriciens travaillent dessus
Il semblerait qu'elle posséde une grande cohérence interne. Son grand défaut c'est qu'elle ne fait pas pour l'instant à ce que je sache de prédictions verifiables par l'expérience. (si ce n'est la desintegration du proton). Cette theorie est compliqué mathématiquement parlant.


Si tu as l'adsl, voir conférence de M Mario Petropoulos et de M Pierre Fayet sur
http://www.cerimes.education.fr/index.php?page=fiches&op1=view,5991,11,7,,,,,

Si tu aimes l'anglais, il ya énormement de sites anglais sur la théorie des supercordes.
Sur Google, il suffit de taper "superstring"ou "superstring pdf"
le site le plus connu étant
http://superstringtheory.com/, le site officiel de la théorie des supercordes, tu trouveras dedans tout ce que tu veux sur le sujet.

@+

conférence de M Pierre Fayet

http://www.cerimes.education.fr/index.php?page=fiches&op1=view,5999,11,7,,,,,

Merci cosmik!je vais voir ça...

Salut

Albert Einstein a théorisé il y a déjà bien longtemps que la matière en mouvement devait distordre le tissu de notre espace-temps quadridimensionnel en émettant à travers l'espace des ondes gravitationnelles. Personne n'a encore jamais pu observer le phénomène, mais des chercheurs de l'université de Washington pensent qu'il pourrait être possible de détecter de telles ondes en provenance d'étranges et fines structures appelées les supercordes cosmiques.

De nombreux physiciens considèrent la complexe et quelquefois controversée théorie des cordes comme étant la principale candidate permettant d'unifier les quatre forces fondamentales de la nature: la gravitation, l'électromagnétisme et les interactions faible et forte. La théorie des cordes est parfois critiquée comme étant non testable voire non scientifique, mais certaines de ses versions prévoient actuellement un comportement exotique aux effets observables: la formation de supercordes cosmiques, d'étroits tubes d'énergie vestiges des débuts de l'univers, et qui sous l'effet de l'expansion, s'étireraient désormais sur de gigantesques distances.

Selon Craig Hogan, cosmologiste de l'université de Washington, il existe, si les théories sont correctes, d'innombrables supercordes cosmiques étalées comme des bandes élastiques de taille galactique. Elles ressembleraient à des tubes ultra minces en forme de boucles et préserveraient à l'intérieur d'elles-mêmes une partie du vide de l'univers primordial. Elles émettraient des ondes gravitationnelles tout en s'effondrant sur elle-mêmes par perte d'énergie jusqu'à finalement disparaître. "Elles sont si légères qu'elles ne peuvent avoir aucun effet sur la structure cosmique, mais elles peuvent produire ce flux d'ondes de gravité rien qu'en se désintégrant", explique Hogan.

La théorie soutient que chaque fois qu'une masse se déplace, elle émet une onde de gravité. Les trous noirs qui entrent en collision en émettent plus que tout autre objet, des millions de fois plus intensément que ce que peuvent générer toutes les galaxies de l'univers. Alors que certaines ondes gravitationnelles pourraient se produire à des fréquences assez élevés pour qu'un être humain puisse théoriquement les entendre, d'autres, beaucoup plus nombreuses, ont des fréquences très basses, de 10 à 20 octaves en dessous du spectre audible, indique Hogan.

"Les masses importantes ont tendance à prendre leur temps pour se déplacer, aussi les sources à basses fréquences sont les plus nombreuses", affirme le chercheur. "La détection de ces vibrations ajouterait une bande sonore au spectacle déjà magnifique de l'astronomie que nous sommes habitués à observer. Pour le moment, nous ne visionnons qu'un film muet".

Un observatoire orbital nommé LISA (Laser Interferometer Space Antenna) devant être développé par la NASA pourrait fournir les premières mesures des ondes de gravité à très basse fréquence. Selon Hogan, en plus des sources d'ondes gravitationnelles déjà prévues, telles que les étoiles binaires et les trous noirs, ces signaux pourraient également inclure la première preuve directe de l'existence des supercordes cosmiques.

Les calculs portant sur les ondes gravitationnelles produites par ces supercordes, ainsi que d'autres analyses justificatives portant sur la mission pour une antenne spatiale, viennent d'être présentés lors du congrès de la Société Astronomique américaine à Seattle par Craig Hogan et Matt DePies mat, également de l'université de Washington.

Un projet terrestre, nommé Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, doit également essayer de détecter ces ondes gravitationnelles. Cet instrument concerne cependant des fréquences plus élevées, pour lesquelles Hogan pense qu'il sera beaucoup plus difficile de détecter des ondes en provenance de supercordes, en tout état de cause de les différencier du bruit de fond. "Les cordes, si elles existent, font partie de ce bruit de fond, nous voulons écouter dans de plus basses fréquences et essayer de les détecter".

source http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=3607

C'est stupéfiant ! Si cette théorie est vraie ça pourrait remettre en question bien des choses je pense. Je pense aussi qu'on en saurait plus sur notre univers et sur nous même.

Un rappel épistémologique est nécessaire :
personne ne peut prétendre, pas même les scientifiques, qu'une théorie soit définie comme vraie, parce que par définition c'est impossible.

Une théorie n'est qu'un paradigme, un outil mathématisé, une représentation temporaire et précaire de la réalité.
Une représentation n'est pas la réalité elle-même, et ne sera jamais rigoureusement identique à la réalité telle qu'elle est.

Il faut relativiser, et ne pas dire des choses dogmatiques.

Concernant la théorie des cordes, aucun fait n'est venu l'étayer à ce jour, et notre jugement devrait rester réservé jusqu'à ce que des observations apporteront des faits nouveaux pour confirmer ou infirmer cette théorie.

Je recommande une prudence soutenue sur tout ce que l'on accède en information. Vous n'imaginez pas les conséquences que cela pourrait avoir en cas de mystification.

Salut

Tout comme Moicmoi, Pulstar et Neptune, je reste prudent et met un grand "SI" à cette théorie. Bien sur qu'il faut rester sur nos gardes, et ne pas crier victoire. Atendons de peut être pouvoir avoir des preuves par l'observation et/ou l'expérience pour en savoir plus. Toutefois, ce sont des idées comme cette théorie qui permettent ensuite (si celles-ci savèrent réelles) de faire avancer la science et nos connaissances.

Nous n'en disconvenons pas, Clavius

Les connaissances acquises sont toujours relatives. Aucune théorie n'est fondamentalement "vraie", notamment à plus forte raison la théorie des cordes dont aucun fait, je dis bien aucun, n'est venu confirmer ou infirmer quoi que ce soit, puisque la théorie des cordes n'est pour l'instant que des spéculations mathématiques... Les faits prévalent les modèles théoriques, et la prudence est ce qu'il y a de mieux.

Salut

Pendant des décennies, des scientifiques ont contesté la théorie des cordes, car cette théorie de l'univers, qui affirme que les forces fondamentales de la nature et la matière peuvent être réduites à de minuscules filaments unidimensionnels appelés les cordes, ne fait pas de prédictions qui puissent être testées.

Mais les chercheurs à l'université de Californie de San Diego, de l'université Carnegie Mellon, et de l'université du Texas à Austin ont désormais développé un test important pour cette "théorie du Tout" controversée.

Décrit dans un article à paraître dans l'édition du 26 janvier de Physical Review Letters, leur test concerne des mesures de la façon dont certaines particules de grande énergie se diffusent lors de collisions. La plupart des physiciens pensent que ces collisions seront observables au LHC (Large Hadron Collider), l'accélérateur de particules subatomiques qui doit commencer à fonctionner à la fin de cette année au CERN.

"Nos travaux démontrent que, en principe, la théorie des cordes pourrait être testée d'une manière non triviale" ; indique Ira Rothstein, co-auteur de l'article et professeur de physique à Carnegie Mellon. Rothstein et ses collègues Jacques Distler, professeur de physique à Austin, Benjamin Grinstein, professeur de physique à San Diego et Rafaël Porto de Carnegie Mellon, ont développé un test basé sur l'étude du comportement des bosons W, lors des collisions à grande énergie produites dans un accélérateur. Les bosons W sont particuliers en ce qu'ils sont porteurs de la force faible, qui est un des médias fondamentaux de l'interaction entre les particules. Quand le LHC démarrera à la fin de cette année, les scientifiques pourront commencer à analyser la dispersion des bosons W, ce qui n'a jamais été possible avec d'autres accélérateurs.

"La 'beauté' de notre test tient en la simplicité de ses hypothèses", explique Grinstein. "Les formes canoniques de la théorie des cordes incluent trois postulats mathématiques: l'invariance de Lorentz (les lois de la physique sont les mêmes pour tous les observateurs uniformément en mouvement), l'analyticité (un critère pour la dispersion des particules de grande énergie après une collision) et l'unicité (la somme de toutes les probabilités est toujours égale à un). Notre test pose ses limites dans ces hypothèses".

"Si le test ne trouve pas ce que la théorie prévoit pour la dispersion du boson W, ajoute-t-il, cela prouvera qu'une des hypothèses mathématiques fondamentales de la théorie des cordes est violée. En d'autres termes, la théorie des cordes, telle qu'elle s'articule sous sa forme actuelle, serait fausse".

"Si les limites sont satisfaites, nous ne saurions néanmoins pas que la théorie des cordes est correcte", fait remarquer Distler. "Mais, si elles sont violées, nous saurions que la théorie des cordes, comme on la comprend actuellement, ne peut pas être correcte. Pour le moins, la théorie devra être fortement restructurée".

La théorie des cordes tente d'unifier les quatre forces fondamentales de la nature (la gravitation, l'électromagnétisme, et les forces fortes et faibles) en posant pour principe que tout, au niveau le plus fondamental, se compose de boucles d'énergie qui vibrent à diverses fréquences, ceci dans des dimensions multiples qui restent à découvrir. Ces "cordes" génèrent toutes les forces et toutes les particules connues de l'univers, et réconcilient la théorie de la relativité générale d'Einstein avec la mécanique quantique.

Ses partisans disent que la théorie des cordes est élégante et belle. Ses détracteurs arguent du fait qu'elle ne fait pas de prédictions qui soient testables expérimentalement, et qu'ainsi elle ne peut être ni prouvée ni infirmée. Et aucun accélérateur de particules n'existe encore qui pourrait atteindre les énergies élevées requises pour détecter les cordes. En raison de cette limitation technique, les tests de la théorie des cordes sont jusqu'ici demeurés évasifs.

"Comme nous n'avons pas une compréhension complète de la théorie des cordes, il est impossible d'éliminer tous les modèles possibles qui s'appuient dessus", conclut Rothstein. "Cependant, la plupart des modèles sont basés sur certains postulats mathématiques, et ce que nous avons montré est que ces modèles font quelques prédictions bien déterminées qui peuvent être testées".

source http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=3667

Salut

Quelques vidéos concernant la théorie des cordes.