En quête d'une théorie unifiée
Malgré plus d'un demi-siècle d'efforts, l'intégration de la gravité aux trois autres forces fondamentales n'a pas encore été possible. L'approche la plus prometteuse est la théorie des cordes, qui représente les particules subatomiques sous la forme d'états de «cordes» mathématiques vibrant dans un espace abstrait. La théorie des cordes offre un aperçu de la cosmologie et des modèles de l'Univers primordial au-delà de l'approche traditionnelle de la physique des particules. Elle s'est avérée un outil particulièrement puissant pour les chercheurs du projet UNIFY (Unification of fundamental forces and applications) visant à étudier les problèmes en physique théorique et interpréter les données du Grand collisionneur de hadrons et les expériences portant sur la détection des ondes gravitationnelles. Le but de ce projet financé par l'UE visait à renforcer l'échange des connaissances et favoriser les liens entre des experts internationaux au Canada, en Europe, au Japon et aux États-Unis. Au cours des quatre années de travail, le groupe UNIFY a également fait office de plateforme de formation pour les jeunes scientifiques entamant des recherches sur les fondements de la nature. Trois types de recherche ont été effectués. Bien que la théorie des cordes offre une explication attractive de la gravité quantique, des alternatives ont été envisagées pour s'orienter vers les théories conformes des champs. Les chercheurs ont tenté d'établir de nouveaux liens entre la théorie quantique et la gravité grâce à la dualité jauge/gravité. Par ailleurs, des modèles numériques ont été utilisés pour décrire les singularités cosmologiques et la nature de la matière noire. Plus important encore, le projet UNIFY est parvenu à raviver une théorie du bootstrap éludée par le modèle traditionnel. Elle repose sur l'idée que la nature ne peut être réduite à des champs fondamentaux et aux particules correspondantes. À l'inverse, les particules seraient des liaisons au sein d'un réseau cosmique indissociable, un concept qui apparait dans la théorie quantique et acquiert sa dynamique dans la théorie de la relativité. Globalement, les travaux de l'équipe UNIFY ont contribué à l'amélioration de notre compréhension de la physique des interactions fortes mais aussi de la physique propre aux théories unifiées incluant des champs gravitationnels majeurs. Cependant, l'unification complète de toutes les physiques ne sera possible que si les problèmes fondamentaux de la théorie quantique sont résolus.
Mots‑clés
Relativité générale, théorie quantique, forces fondamentales de la nature, théorie des cordes, UNIFY, théorie du bootstrap
