La théorie des cordes

Bonjour a tous, je suis nouveau ici et j'aimerai poser une question :

Est ce que quelqu'un pourrait me parler de la théorie des cordes qui serait un compromis entre la relativité d'Einstein et les lois de la physique quantique???

Merci beaucoup

Bienvenue sur ce forum quentinbdh (original le nom )

alors:

La théorie des cordes est l'une des voies envisagées pour régler un problème théorique majeur de la physique moderne : la réconciliation entre la mécanique quantique (inévitable pour décrire la physique aux petites échelles) et la théorie de la relativité générale (nécessaire pour décrire la gravitation de manière relativiste). Les principales particularités de la théorie des cordes est que son ambition ne s'arrête pas à cette réconciliation, mais qu'elle prétend réussir à unifier les quatre interactions élémentaires connues tout en reposant sur deux hypothèses assez révolutionnaires :

les briques fondamentales de l'Univers ne seraient pas des particules ponctuelles mais des sortes de cordelettes. Ce que nous percevons comme des particules de caractéristiques (masse, etc) distinctes ne seraient que des cordes vibrant différemment.
l'espace-temps n'aurait pas trois dimensions d'espace et une de temps, mais neuf (ou plutôt dix, voir plus loin) dimensions spatiales et une de temps, certaines d'entre elles, repliées sur elles-mêmes, passant inaperçues à nos échelles (voir théorie de Kaluza-Klein).

Problèmes avec la théorie des cordes

La théorie des cordes souffre de deux problèmes majeurs. Le premier est que, selon les mots de Wolfgang Pauli, elle ne peut même pas être fausse. En d'autres mots, elle ne fait aucune prédiction qui pourrait être sujette à vérification expérimentale ; ainsi, elle ne peut être ni prouvée ni réfutée, ce qui est un sérieux problème pour toute théorie physique.

Le second problème est qu'elle présuppose, de même que la mécanique newtonienne et la relativité restreinte, un espace-temps absolu (donné a priori) comme cadre.

Pour être en accord avec les principes fondamentaux de la relativité générale, une théorie quantique de la gravitation ne doit pas reposer sur un espace-temps donné a priori. La théorie M a été proposée pour surmonter ce dernier problème, une autre approche étant la théorie de la gravitation quantique à boucles (Loop quantum gravity).


Ca te suffis comme expliquation ?

Merci beaucoup pour ces explications!!
J'invite tous ceux qui veulent s'instruire de ce sujet a lire le POINT de cette semaine, vraiment tres interressant !!!

De rien

j'espere te revoir sur le forum

Voilà un texte que j'ai écrit et publié sur un autre forum au sujet de la théorie des cordes :

Le modèle standard des particules élémentaires les décrit comme des points sans dimensions ; mais depuis maintenant une vingtaine d’années est apparue une théorie suffisamment solide qui pourrait donner une forme peu commune aux particules et aux forces qui les régissent : la théorie des cordes. Comme son nom l’indique, cette théorie ne considère plus les particules comme ponctuelles, mais leur donne une forme de corde en constante vibration. Cette corde est en fait un brin d’énergie, refermé ou non sur lui-même (on parle de corde fermée ou ouverte).
La vraie originalité de la théorie n’est pas tellement la forme de corde qu’elle donne aux particules, mais qu’elle stipule l’existence de dimensions supplémentaires, en plus des quatre dimensions de notre espace-temps usuel. Il existerait ainsi 6 ou 7 (selon la variante) dimensions spatiales repliées sur elles-même, et si petites que totalement inobservables : on estime leur taille à 10-34 mètres. Ces dimensions sont nécessaires à la résolution des équations de la théorie – qui vous en conviendrez sont d’une grande complexité. Il faut en fait autant de dimensions supplémentaires que de symétries respectées par la théorie.

La théorie des cordes permet d’expliquer avec une magnificence inégalée les propriétés des particules : chacune viendrait d’un mouvement dans les dimensions supplémentaires. Un peu comme un courant électrique génère un champ magnétique, le mouvement d’un champ énergétique dans les dimensions repliées donne un nombre quantique à la particule : la charge électrique est le plus connu, l’hélicité et les nombre baryonique et leptonique le sont moins.

Il faut imaginer ces dimensions repliées comme si en chaque point de notre espace existait une sorte de boucle. Le brin d’énergie qu’est la corde se déplace dans cette boucle et la parcourt comme on fait le tour d’un pâté de maisons.

Là est toute l’élégance de la théorie : en expliquant les caractéristiques des particules comme un mouvement dans une dimension supplémentaire et circulaire, elle explique du coup pourquoi les nombres utilisés pour définir les particules peuvent être opposés, strictement égaux et quantifiés : le mouvement de parcours de la boucle peut se faire dans les deux sens, mais il faut chaque fois faire un tour entier de la boucle pour produire un effet observable.

Voilà donc pourquoi la charge de l’électron et du proton sont strictement égales et opposées, par exemple, et il en est ainsi pour les autres caractéristiques que la charge.

La valeur des autres nombres associés aux particules, comme la masse, dépend du mode de vibration (plus la fréquence est élevée, plus la particule est massive) et de l’intensité de l’énergie en mouvement dans les dimensions supplémentaires correspondantes ; on pourrait comparer cela à une « tension » de la corde.

La théorie des cordes est enfin une candidate au titre de Théorie du Tout, qui a pour but de décrire dans un tableau unifié la matière et les quatre interactions fondamentales. Malheureusement, elle n’est pas encore tout à fait achevée : il n’existe pas moins de 5 versions de cette théorie (types I, IIA, IIB, Hétérotique SO(32) et Hétérotique E8xE8), que l’on a tenté d’incorporer à une théorie complète appelée « Théorie M », mais nous n’avons encore aucune idée de la façon dont les 5 théories se fondent ainsi en une seule…

Un jour de juin 1968, Gabriele Veneziano et Mahiko Suzuki du CERN recherchèrent une nouvelle méthode capable d’expliquer l’interaction forte, s’exerçant entre les quarks. Il eut l’idée de représenter cette liaison par une corde joignant deux quarks. Lorsque les deux particules sont proches, la corde n’est pas tendue elles se comportent comme si elles étaient libres.

Ce n’est que lorsqu’on tente de séparer les quarks, en leur apportant de l’énergie, que la corde se manifeste. Elle se tend de plus en plus, et la liaison joignant les quarks s’intensifie. Si l’on insiste, la corde emmagasine tellement d’énergie que lorsqu’elle se rompt, elle libère l’énergie de liaison sous forme d’une paire quark-antiquark qui viennent s’ajouter chacun aux quarks de départ. Il est ainsi impossible de séparer des quarks, car l’énergie nécessaire pour le faire est suffisante pour en créer d’autres !
Ils trouvèrent effectivement dans un formulaire de Leonhard Euler, mathématicien suisse du XVIIIème siècle, une belle formule mathématique, la fonction Beta qui semblait satisfaisante. Mais elle ne donnait pas les résultats escomptés et menait parfois à des incohérences. La théorie des cordes tomba dans l’oubli, surtout à cause de l’avènement de la chromodynamique quantique, qui explique encore mieux l’interaction forte.

Mais la théorie des cordes ne s’appliquait pas qu’à l’interaction forte. Elle dévoilait l’ombre du graviton, particule hypothétique censée véhiculer la force de gravitation, sous la forme d’une corde fermée. Le long des années 70, l’idée connut des hautes et des bas, mais plus de bas, car ces fameuses incohérences nuisaient énormément à la crédibilité des scientifiques. On peut dire que la théorie est tombée dans l’oubli.
Jusqu’en 1984. Un jour d’orage, Michael Green et John Schwarz, utilisant une nouvelle méthode, basée sur des équations transformées, parvint à lever les incohérences, et consolida la théorie sur ses bases. Une fois cette victoire déclarée, la théorie des cordes connut un grand engouement dans le milieu de la physique. Des jeunes chercheurs, parfois très jeunes, voire de simples étudiants, tentaient de la développer encore, l’utilisaient, la testaient, calculaient avec ce nouvel outil riche de promesses. Les dernières années de la décennie 80 furent fort excitantes pour les physiciens des particules, qui voyaient là une théorie élégante, mathématiquement belle, et qui pouvait les emmener au bout de leur rêve d’unification totale : plus de 1000 articles furent publiés sur la théorie des cordes de 1984 à 1986.

On arrive aux années 90 et le soufflé retomba. Les théoriciens des cordes se retrouvaient une fois de plus devant une impasse. Ils n’avaient pas construit une théorie, mais 5 théories qui s’appliquaient aussi bien les unes que les autres ; il n’y avait pas de favorite, ni de plus efficace. On pensait alors qu’il fallait en choisir une et une seule, et que l’heureuse élue serait la théorie des cordes sous sa forme définitive. Mais le choix était impossible, aucune des cinq versions ne pouvant être confirmée ou mise à mal par des expériences.

C’est alors que surgit l’idée géniale d’Edward Witten. Il suggéra que les cinq versions de la théorie des cordes n’étaient pas indépendantes et séparées, mais qu’elles n’étaient que le reflet quintuplé d’une seule et même théorie, qu’il baptisa « Théorie M ». C’était il y a dix ans, et personne ne connaît encore la signification de ce « M » (Théorie Magique, Mère, Merveilleuse ?). La théorie m pose encore d’autres implications, que les chercheurs s’efforcent encore d’assembler e une théorie finie et finale, la Théorie du Tout qui expliquerait tout l’Univers.

En 2004, Gabriele Veneziano a été nommé professeur au Collège de France, à la chaire de Particules Elémentaires, Gravitation et Cosmologie. Il donna sa leçon inaugurale le 18 février. Actuellement, la théorie des cordes est encore en cours de développement. Elle a des concurrentes, certes, mais elles la favorite pour occuper a place de Théorie du Tout. L’enjeu est énorme, car il s’agit de trouver l’équation ultime, celle qui nous révèlerait la vraie nature des particules et des forces qui les gouvernent.
Stephen Hawking, supporter de la théorie, a d’ailleurs écrit : « Si nous découvrons une théorie complète, (...) nous tous, philosophes, scientifiques et même gens de la rue, serons capables de prendre part à la discussion sur la question de savoir pourquoi l'Univers et nous, existons. Si nous trouvons la réponse à cette question, ce sera le triomphe ultime de la raison humaine. A ce moment, nous connaîtrons la pensée de Dieu ». C’est cela, le rêve des physiciens d’aujourd’hui…

Salut

Salut

Il existe un grand nombre de théories des cordes. Elles reposent toutes sur l'idée de ne pas considérer les entités élémentaires de la physique comme des particules ponctuelles (de dimension 0) mais des cordes qui formeraient des boucles d'une taille finie, de l'ordre de la longueur de Planck. Ces cordes vibreraient comme des cordes de violon, et des différents modes de vibration donneraient naissance aus spins. La physique changerait de nouveau son paradigme, avec des entités élémentaires qui ne seraient plus des particules ponctuelles mais des cordes minuscules. La théorie mathématique utilisée est la théorie des surfaces de Riemann à deux dimensions, les quatre dimensions de l'espace et du temps n'émergeant que comme concepts secondaires. Une théorie des cordes devrait satisfaire un certain nombre de conditions physiques:
Tous les objets du modèle standard, aussi bien les particules sources (les quarks et les leptons) que les messagers (comme les gluons, les photons, les W+ - et Z^0 (bosons)), ou que les Higgs devraient rentrer dans ce cadre.
Ce devrait être une théorie géométrique, puisqu'il lui faut englober la théorie d'Einstein de la gravitation.
Elle devrait décrire la gravité sans aucun infini.
Remplir ces trois conditions tiendrait du miracle, mais ce miracle semble bien être en train de se produire, tout au moins dans un espace-temps à dix dimensions où une théorie unique des supercordes semble s'être fait jour, à la suite des travaux de Green et Scwartz, en automne 1984.
L'espace-temps qui émerge de cette théorie des cordes unique a, comme nous l'avons dit, dix dimensions. Il faudrait une "compactification" de six dimensions pour retomber dans un espace-temps réaliste. Et il restera encore à descendre de la masse de Planck jusqu'aux particules W et Z, soit environ 10² fois la masse du proton. Malheureusement, l'unicité qui rendait la théorie des cordes si attachante à dix dimensions ne semble pas survivre au retour à quatre dimensions : un million de théories au moins semblent aussi viables les unes que les autres. C'est un obstacle théorique que les cordes doivent maintenant affronter (sans parler du problème expérimental que pose la construction d'un accélérateur particulaire capable d'atteindre l'énergie de Planck (il devrait être long de dix années lumières). Les cordes pourraient-elles fournir la Théorie du Tout (TDT) qui engloberait toutes les particules sources connues, les quarks, les leptons, les messagers connus et les Higgs plus toutes leurs intéractions mutuelles?
Deux types de cordes sont envisageables: ouvertes ou fermées.

Essayons d'approcher cette théorie par un exemple simple:

Imaginez une corde de guitare qui a été accordée en augmentant la tension de la corde. Selon la façon dont on pince la corde et selon la tension de celle-ci, des notes différentes seront crées par la corde. On pourrait dire que ces notes sont des modes d'excitation de la corde de guitare...
D'une façon similaire, dans la théorie des cordes, les particules élémentaires que nous observons dans les accélérateurs particulaires peuvent être comparées à des "notes de musique" ou à des modes d'excitation de cordes élémentaires.
Dans la théorie des cordes, comme pour la pratique de la guitare, la corde doit être étirée pour qu'elle devienne ensuite excitée. Cependant, les cordes dans la théorie des cordes flottent dans l'espace-temps, et ne sont pas attachées à une guitare. Mais elles ont tout de même une tension.

Une corde typique serait si petite qu'il faudrait en mettre 10e20 bout à bout pour atteindre le diamètre d'un simple proton. Il n'existe sur Terre aucun moyen de tester en laboratoire de façon expérimentale la structure de la matière à cette échelle, il faudrait pour cela un accélérateur de particules plus grand que la Terre elle-même.
Alors que le chemin d'une particule normale dans l'espace temps est une ligne (ligne d'univers), le chemin d'une corde sera une surface bidimensionelle (feuille d'univers), une bande ou un cylindre selon le type de corde.
Deux morceaux de cordes peuvent s'ajouter pour former une seule corde. De même, un morceau de corde peut se diviser en 2 cordes. Ainsi, l'émission ou l'absorption d'une particule par une autre peut se traduire en terme de "cordes" par la division ou la jonction de cordes.

Les physiciens mathématiciens sont cependant très intéressés par les implications de la théorie des cordes : tout en fournissant une explication du comportement connu de particules comme les électrons et les protons, elle donne une description de la gravitation en termes de comportement de cordes vibrantes ayant la forme de boucles. De nombreux physiciens estiment que les supercordres constituent donc le meilleur espoir de pouvoir développer un jour une "théorie du tout" fondamentale.

source http://cera-astronomie.forumactif.com/viewtopic.forum?t=107

http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_des_cordes

Bonjour,
Moi, j'aurais une question a propos de la nature des cordes: si toutes les particules sont des cordes, est-ce que toutes les cordes sont des particules ? Je trouve en effet troublant de parler de cordes enroulées autour d'une dimension toute entière si ces cordes sont des particules...

Les cordes sont des modèles pour les quantons, c'est-à-dire tout ce qui contient un petit paquet d'énergie. Cela vaut autant pour les fermions que pour les bosons.

Le modèle corpusculaire, qui invite à considérer les particule comme des petites billes (colorées dans les schémas explicatifs, par dessus le marché...) est probablement dépassé avec la théorie des cordes, ou avec toute autre théorie unificatrice.

Citation :

En d'autres mots, elle ne fait aucune prédiction qui pourrait être sujette à vérification expérimentale ; ainsi, elle ne peut être ni prouvée ni réfutée, ce qui est un sérieux problème pour toute théorie physique.

Contrairement à ce que vous dites, le FERMILAB effectue des recherches.
http://www.interstars.net/index.php?actu=914

Moi, je propose ce reportage:

https://www.dailymotion.com/relevance/search/EINSTEIN/video/xhzi7_ce-queinstein-ne-savait-pas-encore

Quand on voit sortir Brian Greene dans une embrasure de porte inondée de lumière... c'est à se demander pour qui il se prend. Il donne aussi à croire que la théorie des cordes est ce qu'on a de mieux comme modèle unifié des particules et interactions, ce qui se conteste.

Evidement puisque Brian Greene est un des principaux acteurs de la théorie des cordes.
Mais il est vrai que la théorie M est en passe de réussir là ou toutes les autres théories ont échoué. La théorie des cordes (plus précisément M) est peut-être un avenir pour la physique.

Je porte Brian Greene dans mes estimes pour ce physicien théoricien qui sait quand même de quoi il parle, déjà plus que d'autres.

Il m'est plutôt avis que la théorie M va finalement passer de vie à trépas, et les autres approches qui ont soi-disant échoué me semblent au contraire plus prometteuses.

Savoir de quoi on parle ne signifie pas que l'on a raison ; on peut très bien manipuler mensonges et erreurs avec talent, le tout est de bien connaître ces mensonges et erreurs pour faire illusion.

Dimanche, le 23 novembre 2008. Une émission qui est diffusée à radio-canada une chaine télé franco-canadienne. L'on parlait justement de l'existance du graviton, celui qui serait à l'origine de la gravité. L'on proposait que chaque particules subatomiques est en son centre un noyau ou un graviton.

L'on a brièvement parlé de la réfraction de la matière et du porcessus pour en faire sortir le graviton en sons centre. Je ne pourrai pas vous citer exactement ce qu'ils ont fait mais bon ça ressemblait à une injection d'énergie. L'émission s'adressant à un publique diversifié, l'on a pas entré dans les détails.

L'on a en quelque sorte fait une distorsion des forces règant dans la particule. Ainsi ils s'attaquaient directement au graviton pour le faire sortir de la particule.

Décus, les physiciens ont constatés qu'aucunes particules ne seraient sorties. Lorsqu'ils entreprirent la pesé, ils y découvrient que la masse avait diminué. En fesant cela ils auraient tellement tendu les cordes du graviton qu'ils en ont sorti la dimension emprisonnée dans celle-ci. Ceci dit le graviton aurait fuit dans une autre dimension enroulée dans le graviton et ce serait pour cela que l'on ne peut ainsi le voir.

Passionant tout de même, désolé si mes explications vous semblent douteuses mais c'est une émission scientifique oui, mais sommaire. Quoi qu'il en soit j'ai trouvée pour vous un site parlant du physicien en question et son équipe. Désolé il n'est qu'en anglais! http://www.bbc.co.uk/sn/tvradio/ programmes/horizon/broadband/tx/gravity

Je m'informe plus sur le sujet!
Amicalement votre
MYast