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Qu'est-ce que la gravité quantique?

Qu'est-ce que la gravité quantique?


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La gravité quantique est un terme général pour les théories qui tentent d'unifier la gravité avec les autres forces fondamentales de la physique (qui sont déjà unifiées ensemble). Il pose généralement une entité théorique, un graviton, qui est une particule virtuelle qui médie la force gravitationnelle. C'est ce qui distingue la gravitation quantique de certaines autres théories de champ unifiées - bien que, pour être juste, certaines théories classées typiquement comme gravitation quantique ne nécessitent pas nécessairement un graviton.

Qu'est-ce qu'un graviton?

Le modèle standard de la mécanique quantique (développé entre 1970 et 1973) postule que les trois autres forces fondamentales de la physique sont médiées par des bosons virtuels. Les photons sont les médiateurs de la force électromagnétique, les bosons de W et Z, les médiocres de la force nucléaire, et les gluons (tels que les quarks), les puissants.

Le graviton serait donc un médiateur de la force de gravitation. S'il est trouvé, le graviton devrait être sans masse (car il agit instantanément sur de longues distances) et avoir le spin 2 (car la gravité est un champ tenseur de second rang).

La gravité quantique est-elle prouvée?

Le problème majeur des tests expérimentaux de toute théorie de la gravité quantique est que les niveaux d'énergie requis pour observer les conjectures sont inaccessibles dans les expériences de laboratoire actuelles.

Même théoriquement, la gravité quantique se heurte à de graves problèmes. La gravitation est actuellement expliquée à travers la théorie de la relativité générale, qui fait des hypothèses très différentes sur l’univers à l’échelle macroscopique de celles de la mécanique quantique à l’échelle microscopique.

Les tentatives pour les combiner se heurtent généralement au "problème de renormalisation", dans lequel la somme de toutes les forces ne s’annule pas et aboutit à une valeur infinie. En électrodynamique quantique, cela se produit de temps en temps, mais on pourrait renormaliser les mathématiques pour éliminer ces problèmes. Une telle renormalisation ne fonctionne pas dans une interprétation quantique de la gravité.

Les hypothèses de gravité quantique sont généralement qu'une telle théorie s'avérera à la fois simple et élégante. C'est pourquoi de nombreux physiciens tentent de travailler en arrière, prédisant une théorie qui, à leur avis, pourrait rendre compte des symétries observées dans la physique actuelle, puis vérifier si ces théories fonctionnent. .

Certaines théories de champ unifiées classées comme théories de la gravité quantique incluent:

  • Théorie des cordes / Théorie des supercordes / M-théorie
  • Supergravité
  • Gravité quantique en boucle
  • Théorie de Twistor
  • Géométrie non commutative
  • Gravité quantique euclidienne
  • Équation de Wheeler-deWitt

Bien entendu, il est tout à fait possible que si la gravité quantique existe, elle ne sera ni simple ni élégante. Dans ce cas, ces tentatives sont abordées avec des hypothèses erronées et risquent de ne pas être exactes. Seul le temps et l'expérimentation nous le diront.

Il est également possible, comme le prédisent certaines des théories ci-dessus, qu'une compréhension de la gravité quantique ne consolide pas simplement les théories, mais introduit plutôt une compréhension fondamentalement nouvelle de l'espace et du temps.

Anne Marie Helmenstine, Ph.D.



Commentaires:

  1. Yozshunos

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