Depuis des décennies, la plupart des physiciens ont convenu que la théorie des cordes est le chaînon manquant entre la théorie de la relativité générale d'Einstein, décrivant les lois de la nature à la plus grande échelle, et mécanique quantique, les décrivant à la plus petite échelle. Cependant, une collaboration internationale dirigée par les physiciens de Radboud a maintenant fourni des preuves convaincantes que la théorie des cordes n'est pas la seule théorie qui pourrait former le lien. Ils ont démontré qu'il est possible de construire une théorie de la gravité quantique qui obéit à toutes les lois fondamentales de la physique, sans cordes. Ils ont décrit leurs découvertes dans Lettres d'examen physique La semaine dernière.

Lorsque nous observons la gravité à l'œuvre dans notre univers, comme le mouvement des planètes ou la lumière passant à proximité d'un trou noir, tout semble suivre les lois écrites par Einstein dans sa théorie de la relativité générale. D'autre part, la mécanique quantique est une théorie qui décrit les propriétés physiques de la nature à la plus petite échelle des atomes et des particules subatomiques. Bien que ces deux théories nous aient permis d'expliquer tous les phénomènes physiques fondamentaux observés, ils se contredisent aussi. À ce jour, les physiciens ont de sérieuses difficultés à concilier les deux théories pour expliquer la gravité à la fois à la plus grande et à la plus petite échelle.

Sans attaches

Dans les années 1970, les physiciens ont proposé un nouvel ensemble de principes de physique pour résoudre ce problème, étendre les lois proposées par la théorie de la relativité générale. Selon cette soi-disant "théorie des cordes, " tout ce qui nous entoure n'est pas formé de particules ponctuelles, mais par des cordes :des objets unidimensionnels qui vibrent. Depuis son introduction, la théorie des cordes a été le cadre théorique le plus répandu qui est censé compléter la théorie générale de la relativité d'Einstein à une théorie de la gravité quantique.

Cependant, une nouvelle démonstration par des physiciens théoriciens de l'université Radboud montre maintenant que la théorie des cordes n'est pas la seule façon de le faire. "Nous montrons qu'il est encore possible d'expliquer la gravité en utilisant la mécanique quantique sans utiliser du tout les lois de la théorie des cordes, " explique le physicien théoricien Frank Saueressig. " Nous démontrons que l'idée que tout se compose de particules ponctuelles pourrait encore s'adapter à la gravité quantique, sans inclure les chaînes. Ce cadre de physique des particules est également vérifié expérimentalement, par exemple, au Grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN."

Vu dans les expériences

"Pour les scientifiques, cette théorie alternative est intéressante à utiliser car il a été extrêmement difficile de relier la théorie des cordes aux expériences. Notre idée utilise des principes physiques déjà testés expérimentalement. En d'autres termes :personne n'a jamais observé de cordes dans les expériences, mais les particules sont des choses que les gens voient certainement dans les expériences LHC. Cela nous permet de combler plus facilement le fossé entre les prédictions théoriques et les expériences. »

Un seul ensemble de lois

Après avoir démontré que leurs idées sont capables de résoudre des problèmes de longue date en physique des particules, le consortium explore actuellement les implications résultantes de leurs nouvelles lois au niveau des trous noirs. "Après tout, il n'y a qu'un seul ensemble de lois de la nature et cet ensemble devrait pouvoir s'appliquer à toutes sortes de questions, y compris ce qui se passe lorsque nous heurtons des particules à des énergies incroyablement élevées ou ce qui se passe lorsque des particules tombent dans un trou noir. Ce serait fantastique de démontrer qu'il existe effectivement un lien entre ces questions apparemment déconnectées qui permet de résoudre les énigmes apparaissant de part et d'autre."