Où en est la théorie des cordes ?

[V13]

Bonjour,

Je ne fais pas parti du cercle très restreint des chercheurs en physique théorique et plus spécifiquement en "gravité quantique", donc je ne suis absolument pas au courant de l'actualité sur ce sujet.

Il y a quelques années de cela (12-15 ans), je me suis intéressé à cet aspect de la physique et notamment à la théorie des cordes. A l'époque (donc début années 2010), la plupart des livres que j'ai lu sur le sujet, parlaient de la "théorie M" comme de la dernière "grande" avancée dans le domaine.

Aujourd'hui, je me suis orienté vers les maths plutôt, et j'ai été un peu isolé des avancées dans ce domaine. Par simple curiosité scientifique, je voulais donc savoir comment la recherche avait avancée sur ce sujet depuis 2010-2012 environ. C'est pourquoi, aujourd'hui, je me tourne vers les physiciens du forum, ceux qui sont encore dans l'actualité de ce domaine de recherche.

Est-ce qu'il y a eu de grandes avancées théoriques depuis en théorie des cordes ? Car il est vrai que même en tapant une recherche google, j'ai du mal à savoir si il y a eu une grosse avancée théorique sur le sujet.
Si il y avait un ou des mots clefs (pour qu'ensuite je puisse faire mes propres recherches) qui reflètent assez bien la progression dans ce domaine depuis la théorie M (qui date quand même des années 90) quels seraient-ils ?

Cordialement,
V13
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[XK150]

Salut ,

Si vous n'avez pas lu , discussion récente avec des liens : https://forums.futura-sciences.com/p...ie-cordes.html

[ThM55]

Je ne suis pas un spécialiste non plus mais je connais la fameuse conférence "Strings" qui a lieu chaque année en été et qui donne une image de la recherche actuelle, avec chaque fois des invités de prestige. Je sais que "strings" est un peu léger comme mot clé mais bon... La dernière (2023) a eu lieu au Perimeter Institute à Waterloo au Canada. La prochaine aura lieu au CERN (voir https://indico.cern.ch/event/1284995/ ). Depuis déjà longtemps, ces conférences s'étendent à des sujets dont le lien avec les cordes et supercordes est indirect mais c'est toujours intéressant, avec beaucoup de références.

Sous ce lien, on trouve les vidéos et présentations de celle de 2023: https://pirsa.org/C23001 .

[coussin]

Sabine Hossenfelder a fait une vidéo sur l'état de la théorie des cordes : https://youtu.be/eRzQDyw5C3M?si=oixPStlLv-5nEJbu
Elle y raconte une espèce de "guerre interne" qui a eu lieu et ses conséquences.
Je précise que Hossenfelder n'est peut-être pas la personne la plus impartiale sur le sujet mais bon, si elle se contente de rapporter des faits...

[A voir en vidéo sur Futura]

[ThM55]

Sabine Hossenfelder a quitté la carrière académique qu'elle avait commencée et gagne maintenant sa vie avec sa chaîne Youtube. Ce qu'elle dit dans cette vidéo n'a rien de neuf, c'est pour l'essentiel ce que disaient Smolin et Woyt il y a des années.

Pour équlibrer, un autre son de cloche (qui date tout de même de 2016, donc pas nouveau non plus), ce livre: https://www.amazon.fr/Why-String-The...s%2C110&sr=8-1

[V13]

Merci !

Concernant les avancées en fait je ne m'intéresse pas forcément aux micro-avancées car je serais bien en mal de les comprendre mais plutôt si depuis tout ce temps il y a une sous- théorie ou un outil mathématiques qui est ressorti. Par exemple je sais qu'un palier dans l'évolution de la théorie des cordes fut la super symétrie etc Je pensais plus à des grandes idées de ce type

Y compris au niveau expérimental. Je me demandais si il y avait eu de nouvelles confirmations expérimentales depuis.

Je ne comprends pas très bien en réalité comment c'est possible qu'une théorie prenne 30-40 ans à se développer avec toute l'armée de physiciens réputés qui sont dessus. Alors qu'à titre de comparaison, Einstein a établi sa théorie de la relativité générale presque seul en une dizaine d'années.

Est-ce que la théorie des cordes est toujours la voie la plus sérieuse pour l'avancée de la physique ? Est ce que c'est toujours l'hypothèse numéro une ? Ou a-t-elle perdu en crédibilité les années passant ?

[titijoy3]

Albert Einstein n'a pas produit la théorie de la relativité tout seul, il s'est appuyé sur les travaux d'autres chercheurs,

il me semble présomptueux de critiquer la vitesse d'évolution de la connaissance, la recherche évolue comme elle peut au rythme des découvertes des uns ou des autres et suivant les moyens qu'on lui donne

[pm42]

Par exemple je sais qu'un palier dans l'évolution de la théorie des cordes fut la super symétrie etc

Sauf que depuis, on cherche les particules super-symétriques, qu'on ne les trouve pas et donc qu'on restreint le domaine dans lequel elles pourraient exister.
Ce qui tempère sérieusement les espoirs qu'on avait mis dans cette approche.

Je me demandais si il y avait eu de nouvelles confirmations expérimentales depuis.

Il y a quelques expériences qui permettrait de tester mais pas beaucoup vu qu'on parle des limites de nos capacité de détection mais surtout du fait qu'on a un nombre incroyable de solutions aux équations.
A tel point que certains considèrent que ce n'est plus une théorie scientifique puisqu'on ne pourrait pas la prouver fausse : il y a aurait toujours un jeu de paramètre qui collerait avec l'expériences.
D'autres cherchent une solution à ce problème mais on n'avance pas vite.

Je ne comprends pas très bien en réalité comment c'est possible qu'une théorie prenne 30-40 ans à se développer avec toute l'armée de physiciens réputés qui sont dessus.

C'est pourtant ce qui se passe fréquemment dans différent domaines de la science.

Alors qu'à titre de comparaison, Einstein a établi sa théorie de la relativité générale presque seul en une dizaine d'années.

Et avant lui, il n'y avait pas eu une armée de physiciens qui avaient fait de la recherche, inventé l'Ether et d'autres solutions qui ne marchaient pas, Poincaré qui y était presque et j'en oublie ?

Ou a-t-elle perdu en crédibilité les années passant ?

C'est une des approches mais elle n'est plus "la solution la plus crédible" qu'elle a été en effet.

[ThM55]

Est-ce que la théorie des cordes est toujours la voie la plus sérieuse pour l'avancée de la physique ? Est ce que c'est toujours l'hypothèse numéro une ? Ou a-t-elle perdu en crédibilité les années passant ?

En tant que potentielle théorie quantique de la gravitation, non, pas du tout. Mais ce n'est qu'un avis personnel (toutefois partagé par beaucoup) et je trouve que les alternatives restent inférieures.

En tant que modèle unifié des interactions, c'est plus problématique. Les problèmes sont bien connus et ont bien nourri certains textes critiques comme ceux de Smolin et Woit: problème du "ground state" après quantification, nécessité de la supersymétrie non encore observée, nécessité des dimensions supplémentaires (idem) , etc.

Plutôt que perdre du temps à faire ici une tartine inutile sur le sujet, je réitère ma recommandation pour le livre de Joseph Conlon "Why String Theory?". Il répond en gros à votre question, sans les maths.

Pour un exposé introductif technique avec tous les détails, je recommande les deux volumes de Joe Polchinski (String Theory, chez Cambridge).

D'autre part, il n'y a pas "d'hypothèse numéro une" en physique. Les cordes ne sont pas la seule hypothèse, mais tant qu'on peinera à découvrir ce qu'il y a au delà du modèle standard, on ne pourra pas en dire beaucoup plus.

[Antonium]

Bonjour,

Pour complémenter un peu ce qui a été dit plus haut, oui c’est toujours l’approche la plus populaire de la gravitation quantique. En revanche c’est très différent de l’approche originelle des années 80-90. Il y a donc beaucoup de physiques différentes qui s’inscrivent dans la case «*théorie des cordes*» à ce jour, il n’y a qu’à voir les sujets des talks à la conférence «*strings*».

Le principal bond en avant depuis la révolution des supercordes a été la découverte par Juan Maldacena (mais aussi Witten et Gubser-Klebanov-Polyakov) du principe holographique donnant pour la première fois une définition non perturbative de la théorie des cordes (plus précisément de l’une de ses solutions) à travers une théorie quantique des champs à symétrie conforme (sans gravitation apparente). Ce fut le premier example très spécifique montrant qu’il est possible de retrouver la relativité générale comme limite classique d’une théorie quantique, et donc montrant qu’il se pourrait qu’on aie rien besoin d’inventer de nouveau pour comprendre certains aspects de la gravitation quantique (étant donné que les TQC sont déjà beaucoup utilisée en physique des particules, physique statistique et physique de la matière condensée).

L’ensemble de ces idées ont vu émerger de nouvelles approches pour comprendre la chromodynamique quantique (qui est la théorie de l’interaction forte décrivant les interactions à l’intérieur des noyaux des atomes). Cette théorie était plutôt mal comprise car en général les théories quantiques des champs sont mal comprises hors du régime perturbatif où les interactions sont faibles. Les idées d’holographie provenant de la théorie des cordes ont donné de nouvelles pistes pour approcher ce problème à travers l’étude d’un système gravitationnel en espace anti de Sitter. On ne connaît pas exactement l’espace temps décrivant la chromodynamique, mais en faisant quelques approximations on arrive à en trouver certains qui permettent de calculer les masses, constantes de couplage et demi vie de différents mesons (des particules formées de 2 quarks) et les comparaison avec les mesures expérimentales s’accordent à 5-10%. Cela montre à mon avis que ces idées holographiques ne sont pas complètement déconnectée du monde réel comme certains vulgarisateurs (ou vulgarisatrice) essaye de le dire.

Il y a de nombreuses autres applications, allant des mathématiques pures (symétrie miroir, spectre du laplacien sur certaines variétés riemanniennes,…) à de nouvelles formulations de la théorie quantique des champs (lattice, opérateurs non locaux, groupes quantiques,…) et aussi de phénoménologie pour la physique des particules (AdS/QCD, compactifications de calabi-yau,…) et la cosmologie (brane-worlds, problème de la constante cosmologique, inflation,…) ou encore d’autres questions conceptuelles reliées à la gravitation quantique (paradoxe de l’information, trous de vers traversables, nature fondamentale de l’espace temps,…).

C’est pour ça que ça prend du temps, il y a des applications dans énormément de champs de la physique (pas seulement la recherche d’une «*théorie du tout*», qui d’ailleurs n’a jamais été une vraie motivation pour la plupart des physiciens, mais plutôt un slogan de vulgarisation), et les efforts de la communauté sont dispersés dans ces différentes directions.

D’ailleurs je pense qu’on pourrait dire aujourd’hui que la «*theorie des cordes*» est simplement la physique des objets non ponctuels. Les applications couvrent donc un peu tout.

Bonne journée

[ThM55]

En effet, c'est un domaine très riche. Cela dit c'est justement ce que Sabine Hossenfelder expliquait dans une des ses vidéos: selon elle (j'essaie de ne pas trahir sa pensée), le fait que cela soit si riche mathématiquement et avec de nombreuses facettes explique pourquoi tant de théoriciens décident de s'y consacrer: cela leur donne a priori plus de chances d'avoir rapidement des articles à publier. On voit une sorte de boucle à rétroaction positive dans la sociologie de ce milieu et Sabine s'y refusait. J'aime bien ses vidéos sur toutes sortes de sujets scientifiques, par exemple le climat ou les questions d'interprétation, mais je la trouve un peu trop désabusée concernant la physique des particules et la gravitation.

Il est vrai que n'ayant plus été en contact avec la recherche depuis presque 40 ans, je n'ai pas vécu ça de l'intérieur comme elle. Quand j'ai arrêté pour entamer une carrière d'ingénieur, on commençait tout juste à parler de la théorie des cordes, qui étaient jusque là considérées comme une annexe un peu bizarre des modèles duaux des résonances; il se donnait encore un cours sur ce sujet dans ma fac mais le sujet à la mode était QCD sur réseaux, qui a d'ailleurs donné depuis de beaux résultats.

[chaverondier]

On ne connaît pas exactement l’espace temps décrivant la chromodynamique, mais en faisant quelques approximations on arrive à en trouver certains qui permettent de calculer les masses, constantes de couplage et demi vie de différents mesons (des particules formées de 2 quarks) et les comparaison avec les mesures expérimentales s’accordent à 5-10%. Cela montre à mon avis que ces idées holographiques ne sont pas complètement déconnectée du monde réel comme certains vulgarisateurs (ou vulgarisatrice) essayent de le dire.

Merci pour cette information très intéressante, pas forcément accessible quand on n'a pas de contact avec des personnes connaissant le sujet de façon mieux que superficielle...
...ca "bémolise un peu" le point de vue parfois très arrêté de Sabine Hossenfelder sur certains sujets perçus (de son point de vue) comme plus spéculatifs que productifs...
...mais n'empêche pas qu'elle est, dans l'ensemble, une bonne vulgarisatrice connaissant assez bien les sujets qu'elle vulgarise et qu'il est plaisant d'écouter.