Théorie des cordes

Pages: 5 (1050 mots) Publié le: 4 mars 2014
 La théorie des cordes a initialement été conçue comme une alternative pour décrire l'interaction forte : il s'agissait par exemple de décrire le processus de collision entre deux hadrons comme la collision de deux cordes qui, en se brisant, forment d'autres hadrons. En 1968, Gabriele Veneziano trouve une formule mathématique pour décrire un tel processus ; ces théories, appelées modèles duaux,font naître de grands espoirs.

Quelques années plus tard une théorie concurrente apparaît : la chromodynamique quantique. Le succès des expériences de l'accélérateur SLAC (Stanford) en 1969 et la mise en évidence de la liberté asymptotique en 1973 imposent par la suite la chromodynamique quantique, la plupart des physiciens abandonnent alors les modèles duaux, à l'exception de quelques-uns.Ainsi, en 1975, Joël Scherk et John Schwarz montrent que la théorie des cordes contient une particule de spin 2 et de masse nulle, susceptible d'être identifiée au graviton, c'est-à-dire au quantum de la gravitation. Les cordes pourraient être donc plus adaptées pour décrire l'interaction gravitationnelle que l'interaction forte.

En 1984, John Schwarz et Michel Green construisent un modèlecohérent de la théorie des cordes qui incorpore la violation de la parité et qui ne présente pas d'anomalies dans un espace-temps à 10 dimensions. L'intérêt pour la théorie des cordes regagne la communauté des physiciens en 1985, quand Edward Witten démontre que le nombre des dimensions peut être réduit de 10 à 4 tout en préservant la supersymétrie, à condition que les 6 dimensions supplémentairessoient compactifiées dans un espace spécial, dit de Calabi-Yau. La même année, David Gross et ses collaborateurs parviennent à construire des modèles, appelés cordes hétérotiques, qui contiennent des théories de jauge. Le rêve d'une théorie du tout prend enfin forme !

Depuis, l'intérêt pour la théorie des cordes n'a plus cessé de croître et il a gagné aussi la communauté des mathématiciens. Eneffet, le formalisme mathématique de la théorie des cordes est très complexe et hétérogène et présente des points de convergence entre différentes branches des mathématiques : des théorèmes appartenant à une certaine branche ont par exemple été démontrés en utilisant des outils appartenant à une autre branche.

À la différence de la théorie quantique des champs où les particules sont décritespar des points, dans la théorie des cordes, une particule est constituée par une corde de dimensions extrêmement petites (10-33 cm), sorte de lacet fermé ou ouvert qui se déplace et vibre. Si la corde vibre dans un certain mode, elle décrit un électron ; si elle vibre dans un autre mode, elle décrit un quark, et ainsi de suite.

Qu'est-ce que la théorie des cordes ?

Une particule enmouvement décrit dans la théorie des champs une ligne, dans la théorie des cordes une surface bidimensionnelle, un tube. Dans ce dernier cas, les concepts sont plus abstraits : en effet, sur cette surface bidimensionnelle, appelée surface d'Univers, on définit des entités mathématiques abstraites : des champs qui forment les coordonnées de l'espace-temps. Le nombre de champs définis sur la surfaced'Univers donne alors les dimensions de l'espace-temps. La supersymétrie occupe une place privilégie dans les théories des cordes, elle facilite la stabilité de la théorie et la description des fermions, particules de spin demi-entier.

Les diagrammes Feynman, qui décrivent les interactions entre les particules, deviennent dans ce dernier cas un réseau de tubes intersectés. Or dans la théoriequantique des champs, les résultats infinis qui apparaissent lors des calculs en boucle sont dus aux points d'interaction entre trois lignes (vertex). Dans la théorie des cordes, l'intersection n'est plus un point mais une surface bidimensionnelle et les quantités infinies n'apparaissent plus : bien qu'il n'existe pas encore de preuve mathématique, il y a de fortes raisons de croire que la théorie de...
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