Un physicien de l'Université du Colorado à Boulder fait un pas de plus vers la résolution d'une énigme de la théorie des cordes qui dure depuis 20 ans.

Paul Romatschke, professeur agrégé de physique à CU Boulder, a conçu un ensemble d'outils alternatifs à ceux qui ont créé le dilemme des trois quarts de la théorie des cordes, un casse-tête mathématique qui a tourmenté les scientifiques pendant des années et les a empêchés de comprendre et de prouver pleinement cette possible "théorie du tout".

Bien que n'étant pas nécessairement applicable au monde de tous les jours, les résultats, qui ont été publiés cette semaine dans Lettres d'examen physique , ouvrir la porte à des équations de niveau supérieur qui pourraient avoir des implications sur la façon dont nous abordons et comprenons des aspects importants de la physique comme la théorie des cordes ou les théories quantiques des champs, qui sont un ensemble de théories en physique qui décrivent la dynamique des champs, ou des objets qui imprègnent tout.

« Bien qu'il serait bien d'avoir vraiment la signification des trois quarts, c'est au moins une image très suggestive, alors peut-être que c'est, sinon la solution aux trois quarts, au moins un pas vers une sorte de résolution, " a déclaré Romatschke.

Depuis les années 1960, les scientifiques s'interrogent sur la théorie des cordes, un cadre théorique de la réalité qui implique de minuscules, des objets unidimensionnels qui se tortillent, appelés ficelles, qui composent le tissu de tout. D'abord étudié comme une manière large d'aborder un certain nombre de questions en physique fondamentale, il a depuis été appliqué à des sujets allant de la physique des trous noirs à la physique nucléaire aux origines mêmes de l'univers.

Mais, discutablement, l'une de ses plus grandes percées est la découverte que les trous noirs et la matière sont à peu près les deux faces d'une même pièce.

Cette soi-disant "dualité" permet aux physiciens de cartographier les propriétés de la matière (telles que la pression) aux propriétés des trous noirs trouvés dans la relativité générale d'Einstein, ce qui ouvrirait la théorie des cordes à une exploration mathématique encore plus approfondie. Il y a, cependant, une grande mise en garde - alors que les physiciens pensent que cela fonctionne, personne n'a pu le prouver.

Depuis la découverte de cette dualité il y a 20 ans, les théoriciens des cordes ont essayé de lever cet obstacle avec des équations de plus en plus compliquées. Chaque fois qu'ils comparent cette dualité, bien que, ils obtiennent tous exactement le même résultat :l'énergie libre (la capacité d'un système à travailler) d'une forte interaction (ou couplage) des deux est à peu près les trois quarts de la force d'un couplage faible.

Romatschke, bien que, pense qu'il a peut-être enfin une réponse à cette énigme - il a juste dû changer de dimension.

Romatschke a travaillé dans un monde qui n'a que deux dimensions, un « plateau » si vous voulez. En utilisant certaines des équations de la recherche existante sur le sujet, ainsi que les techniques modernes de la théorie quantique des champs, il a pu prouver qu'une relation existe en forçant la matière (dans ce cas, pression) pour interagir d'une interaction nulle à une interaction infinie.

Cette recherche a révélé que la pression du couplage infini est exactement les quatre cinquièmes de celle du couplage nul, ce qui signifie que non seulement il y a un lien plus fort dans cette dimension moindre que ce qui a été trouvé auparavant, il peut également fournir une approche standard pour résoudre ces types d'énigmes.

Romatschke reconnaît que cela peut être causé par les différences de dimensions, mais reste optimiste quant à son utilité pour la théorie quantique des champs et ouvre le puzzle de la théorie des cordes de longue date.

"C'est de la recherche fondamentale. La plupart des choses que nous essayons ne fonctionnent pas, " dit Romatschke. " Néanmoins, s'il y a quelque chose qui a au moins le potentiel de fonctionner, alors je pense que nous devrions le poursuivre."