Graviton et supercordes

[invite68dc8e1b]

Bonjour a tous
Puisque c'est impossible de détecter le graviton. Comment justifier la théorie du supercordes qui se canàlise sur l'unification des 4 forces, y compris la gravité.
Cordialement,
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[Paraboloide_Hyperbolique]

Bonjour,

Si le graviton existe, il devrait avoir un moyen de le détecter (au moins indirectement). Pour le moment, c'est hors de nos moyens techniques*, mais pas impossible dans l'absolu (sous réserve que celui-ci existe bien).

*Tiens, je me demande s'il y a tout de même des expérimentations en cours à ce sujet.

Concernant la théorie des cordes, celle-ci se suffit à elle-même en tant que théorie mathématique. Pour en faire une théorie physique, il faudrait tester expérimentalement** des prédictions qu'elle seule donne et voir si les mesures collent avec les prédictions faites.

**Ce qui est très compliqué en l'état actuel de la technique.

[Deedee81]

Salut,

La théorie des cordes n'est pas "la théorie du graviton". Le graviton est d'ailleurs une prédiction ancienne (qui date de la théorie quantique des champs, donc dès qu'on a essayé de quantifier le champ électromagnétique).

Le fait qu'elle prédit le graviton est intéressant en soi mais ce n'est pas sur cette base qu'on devra valider la théorie expérimentalement (ou les théories des cordes).

Les difficultés pour valider la théorie des cordes est que :
- expérimentalement, on n'a pas grand chose à se mettre sous la dent. Pas grand chose qui pourrait aller peut-être au-delà des Modèles Standards. Mais bon, l'avenir appartient au futur
- la théorie des cordes (comme beaucoup de théories d'unification ou de gravitation quantique) a du mal à faire des prédictions fermes vérifiables (le problème est purement technique, c'est compliqué).
- la théorie a beaucoup trop de "paramètres" ajustables mais cette situation n'est pas nécessairement définitive et les cordistes fondent pas mal d'espoirs dans certaines approches. Là non plus ce n'est pas propre à cette approche, la supersymétrie aussi est bourrée de paramètres libres.

Les cordes, les boucles, les géométries non commutatives, les triangulations causales, les twisteurs, etc... etc... Je ne sais pas qui gagnera (peut-être aucun) mais il faudra patienter (mais si vous être des surdoués des maths ou si vous avez des doigts en or pour l'expérimentation.... vous pourrez peut-être aider )

[ThM55]

Effectivement la voie qui est suivie par ceux qui font de la "phénoménologie" en théorie des cordes, c'est-à-dire qui tentent de relier la théorie et les expériences, est de déduire de cette théorie des modèles pour la physique des particules. Les considérations sur la gravité quantique sont finalement peu explorées. Ces modèles sont supersymétriques car la théorie non supersymétrique n'est pas consistante mathématiquement (une manière de dire qu'elle n'existe pas, au sens mathématique).

Deedee mentionne qu'il y a plein de paramètres libres. Ce n'est pas tout à fait vrai: la théorie des cordes n'a a priori qu'un seul paramètre libre, la tension de la corde. En fait au niveau des postulats c'est une théorie toute simple et même qu'on pourrait dire simpliste. J'exagère bien sûr, mais on tire des conséquences inattendues et remarquables à partir du point de départ sans besoin de postulats supplémentaires: par exemple elle prédit que l'espace-temps ambiant doit, à la limite classique, obéir aux équations d'Einstein de la gravitation. Elle prévoit aussi des écarts à cette théorie qui n'obligent pas forcément à aller jusqu'à détecter des gravitons pour produire des prédictions testables. Elle prédit également l'existence des théories de jauge pour les interactions.

Cependant, pour arriver à une vérification expérimentale, il y a des obstacles de taille. Sur le plan théorique, la théorie est très largement sous-déterminée en ce qui concerne le choix de l'état de basse énergie dans lequel nous nous trouvons et qu'il faut connaître pour faire des prédictions vérifiables. Il faut déterminer de quelle manière les 10 dimensions de l'espace-temps s'enroulent pour produire l'univers observé. Le nombre de possibilités est fantastique et conduit à des prédictions différentes pour les particules qui pourraient être observées et leurs interactions. C'est à ce niveau là que finalement la théorie semble avoir besoin d'un grand nombre de paramètres libres ou alors doit perdre son caractère attractif de simplicité pour les prédire. Et il y a aussi la possibilité que tout cela ne soit qu'une chimère qui n'a rien à voir avec la physique. Certains l'affirment, ce n'est pas à moi d'en juger. On verra cela plus tard. Comme disait Mark Twain: "L’ art de la prophétie est extrêmement difficile, surtout en ce qui concerne l’ avenir".

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

C'est à ce niveau là que finalement la théorie semble avoir besoin d'un grand nombre de paramètres libres

C'est tout à fait à ça que je faisais référence. De même que les choix de groupes de jauge et des branes et des conditions aux limites des cordes ouvertes (bien que là il y ait beaucoup moins de choix, c'est très contraint).

Je ne connais pas de théorie sans paramètres libres (ce serait trop beau), en particulier dans ce domaine.
Même la gravitation quantique à boucles qui n'a en apparence qu'un seul paramètre : le paramètre d'Imirzi (contraint par la température de Bekenstein-Hawking).
Mais à y regarder de plus près..... il y a pas mal de liberté dans la contrainte hamiltonienne. Et même ça, ça ne concerne que la "pure gravitation quantique", si on ajoute les champs de matière on a les mêmes libertés que dans le Modèle Standard (plus possibilité d'y mettre la supersymétrie etc...)

Concernant l'état de ces "théories candidates", outre les difficultés expérimentales, le fait est qu'elles sont toutes en chantier. C'est incroyable de voir les difficultés mathématiques qui se cachent derrière !!!! Concernant les cordes j'ai un bon article mais je n'ai plus la référence, je regarderai chez moi (et je ne me prononcerai pas sur le contenu car je ne l'ai pas lu.... je sais qu'il est bon pour avoir lu l'abstract et en grande diagonale ). Einstein disait "Ce qui est incompréhensible, c'est que le monde soit compréhensible" mais il avait une excuse : à cette époque il ne c'était pas encore penché sur la gravitation quantique ou sa fameuse "théorie unitaire du champ"

Perso sur les différentes approches je ne me prononce pas non plus. Même si j'ai évidemment mes préférences en tant que théoricien. Mais c'est l'avenir qui le dira. Comme disait Lao Tseu (qui semble avoir eut la même inspiration que Twain) : "On peut faire des prévisions sur tout, sauf sur le futur" Ou Hallépée : "Mes meilleures prévisions sont celles que j’ai faites après les événements" Quand je fais des prévisions moi j'ai toujours tendance à dire : "pffff, je parie que ce sera différent de tout ce à quoi on a pensé". Et la nature m'a rarement déçu (enfin, sauf pour le Higgs, je pensais qu'il existait mais je pariais sur une non découverte.... car cela aurait été beaucoup plus intéressant )