Unification des forces fondamentales

[Floda200489]

Okay, merci pour ta réponse !
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[Floda200489]

Salut,

Qu'impliquerait la découverte éventuelle du graviton pour la gravité quantique ? Est-ce que l'on s'attend à obtenir des avancées dans la recherche de la théorie du tout ou non ?

Je ne m'y connais pas assez, pardonnez mon ignorance, mais je ne sais pas trop à quel point sa découverte serait importante, selon ce que l'on s'attend à voir...

Merci pour vos réponses !

[Deedee81]

Salut,

Qu'impliquerait la découverte éventuelle du graviton pour la gravité quantique ?

A mon avis pas grand chose car toutes les théories sur la gravité quantique impliquent l'existence du graviton (sauf les théories avec collapse physique ou la RG reste classique, elle serait alors invalidée mais il y a des tests en cours plus facile que détecter le graviton, affaire à suivre). Et le graviton étant au champ gravitationnel ce que le photon est au champ électromagnétique, on ne s'attend guère à des surprises. Masse nulle, spin 2, comportements dans les interférences tout à fait habituel, couplage aux champs de matière via le tenseur énergie-impulsion.... Evidemment si on trouve autre chose (par exemple un spin 1) inutile de dire que ça ferait un sacré barouf

Est-ce que l'on s'attend à obtenir des avancées dans la recherche de la théorie du tout ou non ?

Oui, mais légère, et il y en a ttout le temps.

- amélioration des théories, de leurs développements et solutions
- avancée des expériences en cours (comme celles que j'ai évoqué pour les théories avec collapse mais aussi comprendre plusieurs anomalies du Modèle Standard : taille proton, durée de vie neutron, anomalies dans la désintégration du méson B, moment magnétique anomal du muon...)

Je ne crois pas qu'il faille s'attendre à des avancées "spectaculaires" à court terme. Mais... qui sait. Affaires à suivre.
En tout cas pour les comportements très haute énergie, le LHC a apporté beaucoup mais pas assez (en particulier, à part les anomalies du mésons B, rien ne semble "dépasser" le modèle standard comme on s'y attendait). Et là faudra attendre encore pas mal d'annnées comme expliqué par Antonium.

Notons que le graviton c'est plutôt de la très basse énergie (vu les longueurs d'onde des ondes gravitationnelles, c'est de l'ordre des l'énergie des photons des très grands longueur d'onde, de plus leur constante de couplage est minuscule). Là c'est pas l'énergie et la monstruosité des instruments qui pose difficulté mais la précision diabolique nécessaire.

[Floda200489]

Et même si l'on a de fortes raisons de penser que le graviton existe, est-ce que l'on peut envisager qu'il n'existe pas ? Bien sûr que oui tu me diras, puisqu'en science on n'est sûr de rien, mais quand-même, au-delà du doute de principe, est-ce qu'il serait si étonnant que ça qu'il n'existe pas ? Enfin, l'absence de preuves n'est pas la preuve de l'absence, mais les tentatives qui auraient dû mener à sa détection ont échoué si j'ai bien compris non ?

[Antonium]

Bonjour,

est-ce qu'il serait si étonnant que ça qu'il n'existe pas ?

Oui. Toutes les interactions que l'ont connaît se propagent via des ondes quantifiées. A l'échelle macroscopique il y a des milliards de milliards de ... de milliards de quanta dans une onde, donc mesurer des ondes d'amplitudes assez faibles pour mesurer un seul quanta est un challenge formidable. En revanche si les ondes gravitationnelles ne sont pas quantifiées ce serait une révolution, tout ce qu'on comprend de la physique porte à penser qu'elles le sont.

mais les tentatives qui auraient dû mener à sa détection ont échoué si j'ai bien compris non ?

De quelles tentatives parlez-vous ? Notre meilleur détecteur d'ondes gravitationnelles actuel est LIGO et les ondes qu'il détecte sont composées de 10^35 gravitons (voir par exemple https://cds.cern.ch/record/2868772/files/2308.12988.pdf). Donc autant dire que c'est pas demain qu'on va voir un seul graviton...

[Floda200489]

De quelles tentatives parlez-vous ? Notre meilleur détecteur d'ondes gravitationnelles actuel est LIGO et les ondes qu'il détecte sont composées de 10^35 gravitons (voir par exemple https://cds.cern.ch/record/2868772/files/2308.12988.pdf). Donc autant dire que c'est pas demain qu'on va voir un seul graviton...

Ah je dois sans doute confondre avec quelque chose d'autre... J'avais entendu parler des dernières tentatives de détection d'une particule au LHC, et que nous avons atteint les niveaux d'énergie nécessaires bien que nous n'ayons rien vu... J'ai pensé qu'il s'agissait du graviton mais je dois sans doute me tromper ^^'

[Deedee81]

Salut,

Ah je dois sans doute confondre avec quelque chose d'autre... J'avais entendu parler des dernières tentatives de détection d'une particule au LHC, et que nous avons atteint les niveaux d'énergie nécessaires bien que nous n'ayons rien vu... J'ai pensé qu'il s'agissait du graviton mais je dois sans doute me tromper ^^'

A là oui. Ce qui était attendu à te tels niveaux d'énergie c'était :
- le Higgs, ok
- les particules supersymétriques mais on a juste invalidé le modèle le plus simple (mais c'est pas le plus important donc le problème reste ouvert). C'est sans doute cela que tu avais entendu.
- un écart au modèle standard mais rien de flagrant encore, hélas
- des particules inconnues très massives (mais tout ce qu'on a découvert ce sont les trétra et penta quarks, intéressant mais pas surprenant)

Notons que la difficulté avec de nouvelles particules est :
- soit les détecter
- soit les créer

La difficulté de les créer vient de leur masse : très massif => beaucoup d'énergie (mc²) pour les créer. C'était le cas du Higgs. Mais pas du graviton qui est sans masse. En fait si le graviton existe il est facile à produire : suffit d'avoir de la masse (tout comme le photon est facile à produire, suffit d'avoir des charges électriques).

La difficulté de les détecter vient des très faible constante de couplage (par exemple quand le neutrino a été produit, il a fallu du temps avant de l'observer... avec les premiers réacteurs nucléaires si ma mémoire est bonne car ils en produisent énormément ce qui augmenter la chance de les détecter). Et là le LHC n'y change pas grand chose. Il peut créer beaucoup de particules (mais le graviton, c'est pas ce qui manque vu qu'on est debout sur un corps massif, la terre ) mais ses détecteurs ne sont pas particulièrement plus sensibles que d'autres (et ils ne détectent que les particules chargées et les photons !). Et la constante de couplage, ben, elle est ce qu'elle est. Le LHC n'y change rien.

Les expériences actuelles tournant sur le graviton sont plutôt axée sur la quantification de la gravitation : le graviton reste hors de portée, ce qu'on teste c'est la question de savoir si on doit quantifier la gravité (ce qui impliquerait presque à coup sûr le graviton). Deux expériences en cours :
- on vérifie s'il y a réduction spontanée de la fonction d'onde (théories avec collapse physique, et gravité classique). Les expériences avec de petits résonateurs en titane peu sensibles à la décohérence indique que non.... ou presque, il faudra encore améliorer les mesures.
- on vérifie si les superpositions quantiques se transmettent par gravité : en faisant tomber cote à cote en chute libre des particules. Très délicat, toujours en cours

[Floda200489]

Merci beaucoup pour vos réponses