Un préposé à la maintenance inspecte le tunnel du Grand collisionneur de hadrons (LHC) dans le centre de recherche du CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire) le 19 novembre 2013, à Genève, La Suisse. Photo de Vladimir Simicek/isifa/Getty Images Lorsque le Grand collisionneur de hadrons a été allumé pour la première fois en 2008, il y avait des possibilités apparemment infinies – et des idées – pour ce qu'il pourrait trouver. Peut-être qu'il repérerait l'insaisissable boson de Higgs, ce qui aiderait les scientifiques à confirmer comment d'autres particules gagnent de la masse. Peut-être que cela découvrirait une foule de nouvelles particules qui donneraient aux physiciens non seulement la confirmation de la supersymétrie, mais aussi une aubaine de nouvelles sciences à étudier. Peut-être que cela créerait un nouvel univers où il était acceptable de manger des Cheetos pour le dîner et où les protons ressembleraient à des Froot Loops.
Certaines de ces possibilités étaient plus probables que d'autres. Et quelques-uns d'entre eux (ahem) étaient, En réalité, pas vraiment à la portée du LHC. Alors que les opposants prédisaient que les mini Big Bangs du LHC créeraient des trous noirs qui détruiraient le monde et mangeraient l'univers comme autant de Cheetos pour le dîner, la vérité est qu'il n'y avait pas tant de théories que le LHC pouvait prouver ou réfuter.
Et en ce qui concerne cette portée : Non, le LHC ne prouvera pas la théorie des cordes, mais il pourrait fournir des preuves pour étayer des idées qui sont au cœur de la théorie des cordes.
Pensez-y comme ceci :je marche et je vois un tunnel. Je pense que ce tunnel pourrait être traversé par une sorte de ruisseau, alors je lance une balle et vois ce qui se passe quand elle sort de l'autre côté. Si la balle sort trempée, Je pourrais dire que cela soutient totalement ma théorie selon laquelle le tunnel contenait un ruisseau. Mais quelqu'un d'autre pourrait dire que cela soutient la théorie selon laquelle il y a un arroseur dans le tunnel. Un autre encore pourrait dire qu'il pleut en fait dans le tunnel, et une balle mouillée est juste ce qu'il faut pour le prouver.
La seule chose que nous pouvons dire avec certitude, c'est que la balle mouillée soutient toutes ces théories, et écarte peut-être la théorie selon laquelle le tunnel est à sec. Au LHC, des physiciens aux idées très disparates recherchent des déclarations « la balle est mouillée » pour soutenir – ou réfuter – les théories sur le fonctionnement des particules (et de l'univers). L'une de ces théories est la théorie des cordes.
La théorie des cordes dit essentiellement que les particules sont composées d'énergies qui ressemblent à des cordes vibrantes. Les vibrations distinctives des cordes créent toutes les différentes particules et forces. Donc, fondamentalement, toute la matière et les forces de l'univers sont constituées de ces cordes vibrantes [source :Greene]. Mais voici un fait amusant :la théorie des cordes ne devient pas vraiment une théorie unificatrice - une théorie qui peut expliquer la fabrication de chaque force et particule de l'univers - à moins qu'il ne s'avère que l'univers a également plus de trois dimensions. Lequel, vous savez, est difficile d'obtenir que beaucoup de physiciens se serrent la main.
Et pour une bonne raison. Ceci n'étant pas Poudlard, nous ne pouvons pas simplement transplaner dans une autre dimension pour vérifier si c'est vraiment là. Nous ne pouvons que regarder autour de nous et voir trois dimensions observables devant nous. Mais vous pourrez peut-être vous persuader d'y croire si vous pensez que les dimensions sont vraiment, vraiment minuscules... peut-être qu'ils sont tout simplement trop petits pour être vus.
Cela crée un problème :si les dimensions nécessaires sont trop petites pour être vues, comment diable pouvons-nous nous attendre à observer – ou même à tester une hypothèse sur – la théorie des cordes ?
C'est là qu'intervient le LHC. Quelques idées circulent pour tester certaines des caractéristiques de la théorie des cordes. L'une est assez simple :le modèle le plus simple de la théorie des cordes prédit l'existence de particules superpartenaires. Essentiellement, ce sont des partenaires beaucoup plus lourds des quarks et leptons du modèle standard que les physiciens ont déjà observés, et ils uniraient la force et la matière. Les physiciens s'attendaient à trouver des superpartenaires dans la même masse que le Higgs, mais ils ne l'ont pas encore fait. Donc, le LHC fait de son mieux pour essayer de trouver ces particules superpartenaires, à la fois dans leurs dernières collisions de protons, et dans des expériences futures à des énergies encore plus élevées. La "boule humide" dans ce cas - les particules superpartenaires - soutiendrait également la théorie des supersymétries, qui est connecté à, mais séparé de, théorie des cordes.
Le LHC peut également se lancer à la recherche de ces dimensions ultra-minces qui devraient exister pour que la théorie des cordes fonctionne comme une théorie unifiée. Si ces dimensions existent, nous serions à peu près nager dedans. Le LHC peut projeter des protons ensemble pour produire de nouvelles particules, tout comme il le fait. En additionnant l'énergie des particules formées lors des collisions et en la soustrayant de l'énergie des particules avant la collision, nous pouvons dire si une partie de l'énergie est MIA. Si c'est, nous pourrions alors être en mesure de dire, "Hey, nous ne savons pas où est allée cette énergie - mais peut-être est-ce dans une autre dimension."
Cette fois, la balle mouillée est la différence d'énergie avant et après la collision. De nouveau, ce ne serait pas "prouver" la théorie des cordes ou même des dimensions supplémentaires. Mais ce serait une découverte scientifique qui soutiendrait certaines des choses nécessaires au fonctionnement de la théorie des cordes.
Ce que nous ne pouvons pas prédire, c'est si la théorie des cordes deviendra une hypothèse scientifique que nous pouvons tester ou observer. À l'heure actuelle, l'une des raisons pour lesquelles c'est si controversé est que de nombreux physiciens ne pensent pas qu'il soit possible de tester, et plus important encore, ils ne pensent pas qu'il soit possible de prouver que c'est faux. Certains dans la communauté des physiciens sont à l'aise de dire que la théorie des cordes n'est tout simplement pas falsifiable [source :Nature Physics]. (Cela signifie que vous devez être capable de réfuter l'hypothèse, pas seulement le confirmer.)
Donc, alors que nous pouvons être raisonnablement certains que non, le LHC ne prouvera pas que la théorie des cordes est vraie en utilisant des collisions de protons, les physiciens pourraient trouver des preuves qui ne prouvent pas que c'est faux.
Ecoutez, Je suis aussi terrifié que le prochain à dire que la théorie des cordes est bonne ou mauvaise. Les physiciens en sont fous, des deux côtés de la médaille. Pour en savoir plus sur la théorie des cordes ou la controverse qui l'entoure, consultez les sources pour une lecture plus approfondie.
