Bonjour à tous,
J’espère que vous allez bien,
J’avais juste une question sur laquelle j’aimerais bien débattre avec vous : Pour vous quelle est la théorie la plus prometteuse actuellement pour décrire le graviton à l’échelle Quantique ?
Voilà ! Hâte de vos retour
Bien cordialement,
PERRIN Lucas
SAlut,
Difficile de répondre. On est là dans un domaine spéculatif (non confirmé par l'expérience)
Mais les deux théories les plus avancées sont :
- la théorie des cordes (avec de nombreux variantes et des prolongements)
- la gravitation quantique à boucles
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bonjour à tous,
J’espère que vous allez bien,
En effet tu as raison, je ne sais pas si cette théorie a un second nom et que tu as donc certainement cité mais j’aime bien la Théorie M. Et toi ?
Bien cordialement,
PERRIN Lucas
La "théorie M" est une variante quelque peu hypothétique de la théorie des cordes (une "unification" de toutes les théories des cordes).
Moi je préfère les boucles.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Ok, j’aime bien cette théorie aussi
Et moi je préfère les cordes.
Je rigole très fort parce que mes préférences personnelles n'ont pas beaucoup d'importance.
Cela dit, je reste sceptique concernant toutes les approches existantes. Il y a plusieurs raisons.
La plus évidente est qu'une théorie quantique de la gravitation doit nécessairement inclure toutes les interactions. Pourquoi? Parce que pour être pertinente elle doit décrire les phénomènes à l'échelle de Planck et là on ne peut ignorer toutes les particules et peut-être, s'ils existent, les partenaires supersymétriques. Le moindre processus à cette échelle doit impliquer tout le spectre de particules possible. A cette échelle, on ne peut pas éteindre les interactions et considérer la gravitation seule.
Les boucles semblent vouloir le faire, ce qui me semble erroné déjà avant de commencer.
Les cordes sont capables de créer des modèles des théories de jauge supersymétriques incluant le modèle standard mais ces modèles sont trop peu prédictifs et la théorie a été critiquée pour cette raison. A tort à mon avis car ce n'est pas si étonnant ni nouveau, contrairement à ce qu'on peut lire un peu partout. Par exemple les équations d'Einstein admettent a priori une infinité possible de solutions décrivant des cosmologies. Or un nombre relativement petit d'entre elles, sont compatibles avec l'observation avec d'ailleurs des inconnues et des contradictions. La différence est que beaucoup de paramètres s'offrent à nos observations, ce qui n'est pas le cas pour la physique au delà du modèle standard. Si nous avions le triste sort de vivre sur une planète constamment recouverte d'une épaisse couche de nuages sans possibilité de voir les étoiles (excepté une ou deux nuits tous les 10 ans par exemple), et trop massive pour pouvoir envoyer des télescopes dans l'espace, nous pourrions critiquer la relativité générale (et même la théorie de Newton) avec le même argument.
Il y a aussi en ce qui concerne les boucles le fait que c'est en gros basé sur un changement de variables dynamiques, une sorte de transformation canonique, et a priori cela ne peut pas résoudre le problème de la renormalisation. Ashtekar pensait que cela serait résolu par une approche non perturbative et c'est en effet ce que tente de faire la quantification en boucles mais l'approche des cordes (modifier la théorie) me semble plus tentant. Mais comme je l'ai dit mes préférences personnelles ont une faible importance.
La physique a fait des progrès dans le passé par des avancées simultanées au niveau théorique et au niveau expérimental. Ce qui se fera dans ce siècle sera sans doute incrémental, de plus en plus couteux, et ne permettra probablement pas d'avancer beaucoup sur le problème de la gravitation.
Bonjour,
J’aimerais complémenter un peu avec ce qu’on a compris de la gravitation dans les 25 dernières années. Je reste au niveau théorique car les tests expérimentaux se feront lorsqu’on saura sonder l’échelle de Planck et c’est pas demain la veille.
La découverte majeure, qui est une propriété universelle de la gravitation quantique (peut importe votre théorie favorite), fut le principe holographique, disant qu’un modèle de la physique sans gravitation peut être équivalent à un modèle avec gravitation dans une dimensions différente (je donnerai une définition plus précise plus bas, d’abord un peu d’histoire).
Les premières idées à ce sujets sont apparues lorsque Bekenstein s’est rendu compte que les équations de la relativité générale semblaient prédire que les trous noirs sont des objets thermodynamiques avec une entropie proportionnelle à leur aire. Au début on pensait plutôt à un tour de passe passe avec les maths, pas très sérieux, jusqu’à qu’Hawking produisit son fameux calcul montrant que les trous noirs ont en effet une température (la même que celle que Bekenstein avait prédit) et s’évaporent. Le corolaire de ça c’est qu’ils sont vraiment des systèmes thermodynamiques, et cela posait quelques puzzles pour au moins deux raisons :
1) habituellement les systèmes thermodynamiques ont une entropie proportionnelle à leur volume (c’est une quantité extensive)
2) les trous noirs sont une solution des équations de la relativité générale dans le vide, autrement dit ils ne sont qu’espace-temps pur et ne sont pas matériels, comment un tel système peut il avoir de l’entropie ?
La résolution de ce puzzle fut le principe holographique, que l’on peut énoncer de manière plus précise comme suit : il existe des systèmes quantiques, non gravitationnels, dont il existe une limite classique décrivant la relativité générale. Autrement dit ces systèmes quantiques sont des systèmes de gravitation quantique, même si on ne le voit pas à première vue. Je vais donner des exemples mais d’abord voyons comment les puzzles de Bekenstein et Hawking sont résolus.
Premièrement, la limite classique dont je parle n’existe que lorsqu’on a un grand nombre de constituants, et c’est de leur dynamique collective qu’émerge la gravitation. Ce sont ces micro-états que l’entropie compte, et on peut le vérifier explicitement dans certains exemples de gravitations quantiques que l’on connaît, typiquement la théorie des cordes qui est la mieux comprise et permet de faire ces calculs. Notons que les boucles devraient donner le même résultat, mais à ma connaissance la théorie n’est pas assez mature pour qu’on sache comment compter ces micro états explicitement (Deedee viendra me contredire si c’est faux). Deuxièmement il se trouve que la gravitation émerge dans une dimension différente, tel un hologramme, qui est la raison du nom donné à ces ensembles d’idées.
Venons en à quelques exemples connus. Notre meilleur modèle pour décrire l’intérieur des noyaux des atomes est une théorie dite de Yang Mills. Il existe une cousine de cette théorie, qui est supersymmetrique, et que l’on appelle super Yang Mills. Et voilà maintenant plus de 20 ans que l’on accumule des arguments montrant que cette théorie est en fait équivalente à la gravitation en 10 dimensions. C’est ce que l’on appelle la correspondence AdS/CFT. Comme je l’ai dis, on obtient pas seulement la gravitation, mais aussi les corrections quantiques. Dans ce cas là les corrections sont données par la théorie des supercordes de type IIB.
Un autre exemple connu est la théorie BFSS, qui est simplement un modèle de mécanique quantique non relativiste avec beaucoup de particules. Le modèle de gravité dual est la gravitation en 11 dimensions, et les corrections quantiques sont données par la théorie M.
Il y a bien sûr beaucoup plus à dire sur ce que l’on connaît mais je vais arrêter là pour parler de ce que l’on voudrait connaître.
Pour l’instant on connaît (presque) que des théories supersymetriques. Cela ne veut pas dire que la supersymétrie a un rôle fondamental à jouer, mais simplement que l’on ne comprend pas assez bien les théories quantiques des champs pour calculer tout ce que l’on voudrait.
Un autre point est que tous les exemples connus sont liés à la théorie des cordes. C’est de nouveau le même problème, rien ne dit que cette approche a plus de chance d’être réelle, c’est juste celle que l’on comprend le mieux.
On aimerait donc bien comprendre ce que le principe holographique a à dire pour la gravitation non supersymmetrique en 4 dimensions, de plus dans un espace si possible de Sitter (donc l’espace cosmologique de notre univers), mais c’est un peu prématuré. Je suis par contre optimiste sur le fait qu’on va comprendre de nouveaux aspects de ce problème dans les années à venir. En revanche je suis malheureusement pessimiste en ce qui concerne les vérifications expérimentales, les expériences à venir étant très très très très (…) très loin de pouvoir rêver d’obtenir des signaux à l’échelle de Planck.
