Le pouvoir de l'imaginaire (156) : cordes et supercordes (7)

Jusqu’ici chers lecteurs  je suis resté sur des explications simples et des images de cordes «  faciles » , propres à satisfaire même mes petits-enfants. Pensez donc ! PIERRE  s’efforce de jouer à la guitare mais s’il en perçoit bien  les sons,donc l 'énergie, il ne comprend pas pourquoi ses cordes disparaitraient matériellement pour ne devenir   que les résultats d’un calcul de trajectoire virtuelle  !!! Je vous accorde que si certains ont trouvé trop floues  parce que trop compliquées  ces imageries que beaucoup trouvent au contraire simplistes ,(  toute matière n’est que le résultat  d’un certain  mode de  vibration de sites d’ un modèle d espace-temps particulier) , cela ne gêne  en rien les physiciens et mathématiciens  ( les  auteurs...) qui ont une réponse précise à tout ! Cet état de choses   va surement accroitre les critiques dans ce que je vais vous exposer …..Rentrons alors dans le dédale des théories des cordes actuelles … ET APPRETEZ VOUS A SOUFFRIR !

1/LA REVOLUTION THEORIQUE DES ANNEES 90

Remettons nous dans le contexte épistémologique des  années 90 : certains physiciens théoriciens trouvent parfaitement insupportable que mécanique quantique et gravitation einsteinienne   ne soient pas réductibles  a une unique théorie …. Mais leurs efforts pour en sortir en  transformant les particules en ondes et en cordes  aboutissent  à 5 modèles différents  , mathématisables par des groupes de symétrie différents de cordes ouvertes ou fermées et de nombre de dimensions égal à 26 ou 10… QUE FAIRE ?.....

C’est Edward Witten professeur à l IAS de Princeton  qui réussit alors  à prouver que ces 5 théories des cordes n'étaient en réalité que 5 manières de regarder la même chose. Il pense ainsi pouvoir enfin unifier en une seule les théories des cordes existantes

Comment s’y prend –il ? 

Comme le font  les particules et les antiparticules dans la physique quantique ou nucléaire  ces cordes présentent la propriété de pouvoir s'unir,ou  s'annihiler ou se reformer à partir d'énergie.  ( tout comme un photon X peut s’additionner à un autre Y tel   ceux de la lumière blanche)….Or en physique mathématique il existe des champs vectoriels et des champs scalaires pour décrire les propriétés des forces présentes  dans  l’espace-temps . Dans la théorie quantique des champs, un champ scalaire a pour cause l'échange de particules à spin 0 ( il décrit  la répartition des grains d’énergie dirait PIERRE  , mon   CANDIDE  personnel !). Dans la théorie des cordes ( de KLEIN –GORDON ), il existe une « particule » pour ce champ scalaire , c ‘est le « dilaton » qui vient toujours avec la gravité  et qui peut être  considéré comme la «  trace » du graviton .Kesako  le dilaton ?  Ce  n’est encore que la « trouvaille » de  certains physiciens  qui veulent quantifier à toute force la gravitation ! Le graviton est une particule élémentaire hypothétique qui transmettrait la gravité dans la plupart des systèmes de gravité quantique et  en tant que quantum de la force gravitationnelle ; il  serait stable mais  de masse nulle  et de spin 2…….ils doivent forcément toujours mener à une interaction attractive, avoir une portée infinie et être en nombre illimité.

C’est a partir de ces concepts qu’à la conférence Strings' 95, Edward Witten  démontre que lorsqu'on augmente la probabilité de s’accoupler ( = la   « constante de couplage » ɡ_s ) d’un certain type de corde (hétérotique E ) depuis un nombre très faible jusqu'à un nombre très fort,  il «  apparait »  mathématiquement   une sorte de gravité à onze dimensions! Puisque c'est à une telle forte constante de couplage que ce phénomène se produit, c'est ELLE qui contrôle la hauteur et la largeur de la corde. La largeur de la membrane constitue la onzième dimension …..

Ma photo vous montre  comment en donnant de l’épaisseur a une  Corde les mathématiciens glissent à un autre concept  la membrane ou  P- brane : c’est un objet étendu, dynamique, possédant une énergie sous forme de tension sur son volume d'univers, qui est une «  charge source » pour certains types d’ interactions n , tout comme l'électron par exemple, est une source pour l'interaction électromagnétique. Dans le langage des branes, une particule chargée est appelée une 0-brane. ( une particule sans dimension ,un point " mathématique »)

  A suivre