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La théorie des cordes est une théorie mathématique qui tente d’expliquer certains phénomènes qui ne sont actuellement pas explicables selon le modèle standard de la physique quantique.
Les bases de la théorie des cordes
La théorie des cordes utilise un modèle de cordes unidimensionnelles à la place des particules de la physique quantique. Ces cordes, de la taille de la longueur de Planck (10-35 m), vibrent à des fréquences de résonance spécifiques. Certaines versions récentes de la théorie des cordes ont prédit que les cordes pourraient avoir une longueur plus importante, jusqu’à près d’un millimètre de taille, ce qui signifierait qu’elles sont dans le domaine où les expériences pourraient les détecter. Les formules qui résultent de la théorie des cordes prédisent plus de quatre dimensions (10 ou 11 dans les variantes les plus courantes, bien qu’une version exige 26 dimensions), mais les dimensions supplémentaires sont « enroulées » dans la longueur de Planck.
En plus des cordes, la théorie des cordes contient un autre type d’objet fondamental appelé son, qui peut avoir beaucoup plus de dimensions. Dans certains « scénarios de braneworld », notre univers est en fait « coincé » à l’intérieur d’une sonne tridimensionnelle (appelée 3-brane).
La théorie des cordes a été initialement développée dans les années 1970 pour tenter d’expliquer certaines incohérences avec le comportement énergétique des hadrons et d’autres particules fondamentales de la physique.
Comme dans la plupart des domaines de la physique quantique, les mathématiques qui s’appliquent à la théorie des cordes ne peuvent pas être résolues de manière unique. Les physiciens doivent appliquer la théorie des perturbations pour obtenir une série de solutions approximatives. Ces solutions, bien sûr, comprennent des hypothèses qui peuvent ou non être vraies.
L’espoir moteur de ces travaux est qu’ils débouchent sur une « théorie du tout », incluant une solution au problème de la gravité quantique, et qu’ils permettent de réconcilier la physique quantique avec la relativité générale, réconciliant ainsi les forces fondamentales de la physique.
Variantes de la théorie des cordes
La théorie originale des cordes ne portait que sur les particules de boson.
La théorie des supercordes (abréviation de « supersymmetric string theory ») intègre les bosons avec une autre particule, les fermions, ainsi que la supersymétrie pour modéliser la gravité. Il existe cinq théories indépendantes des supercordes :
- Type 1
- Type IIA
- Type IIB
- Type HO
- Type HE
M-Théorie: Une théorie des supercordes, proposée en 1995, qui tente de consolider les modèles de type I, type IIA, type IIB, type HO et type HE en tant que variantes du même modèle physique fondamental.
L’une des conséquences de la recherche sur la théorie des cordes est la prise de conscience qu’il existe un nombre immense de théories possibles qui pourraient être construites, ce qui amène certains à se demander si cette approche permettra un jour de développer réellement la « théorie de tout » que de nombreux chercheurs espéraient au départ. Au lieu de cela, de nombreux chercheurs ont adopté le point de vue selon lequel ils décrivent un vaste paysage de structures théoriques possibles pour la théorie des cordes, dont beaucoup ne décrivent pas réellement notre univers.
Recherche en théorie des cordes
À l’heure actuelle, la théorie des cordes n’a pas réussi à faire de prédiction qui ne soit pas également expliquée par une théorie alternative. Elle n’est ni spécifiquement prouvée ni falsifiée, bien qu’elle présente des caractéristiques mathématiques qui lui confèrent un grand attrait pour de nombreux physiciens.
Un certain nombre d’expériences proposées pourraient avoir la possibilité d’afficher des « effets de chaîne ». L’énergie requise pour de nombreuses expériences de ce type n’est pas disponible actuellement, bien que certaines soient envisageables dans un avenir proche, comme les observations possibles des trous noirs.
Seul l’avenir nous dira si la théorie des cordes pourra prendre une place dominante dans la science, au-delà de l’inspiration qu’elle suscite dans le cœur et l’esprit de nombreux physiciens.
