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GRAVITATION

La gravitation quantique

On sait que la physique quantique a profondément transformé la description mathématique des interactions électromagnétiques et des forces nucléaires. Si l’unification de la physique n’est pas un concept vain, il faudrait construire une théorie quantique de la gravitation. Malgré des décennies de recherches théoriques, aucun formalisme cohérent ne sait actuellement quantifier les ondes gravitationnelles en « gravitons » comme l’onde électromagnétique l’est en photons. Comme ces ondes ont un caractère tensoriel puisqu’elles expriment la variation du tenseur métrique, les gravitons devraient être des particules portant un moment angulaire intrinsèque, le spin, égal à 2 dans les unités quantiques habituelles (où le photon porte un spin égal à 1). L’invention d’une théorie quantique de la gravitation est un des problèmes les plus ardus qui défie les physiciens du xxie siècle.

Historiquement, les succès de la théorie newtonienne avaient fondé par bien des aspects le triomphe de la méthode scientifique. Loin de la contredire, la théorie de la relativité générale la complète dans le domaine des objets de masse extrêmement grande ou se déplaçant à des vitesses proches de celle de la lumière. Ces succès permettent d’envisager des scénarios cosmologiques incorporant des concepts scientifiques soumis à vérification expérimentale. Mais la recherche d’une théorie complète de la gravitation n’est pas achevée, comme le montre le problème de la masse cachée et l’impossibilité actuelle d’écrire une théorie quantique de cette interaction fondamentale. La compréhension des différentes manifestations de la gravitation nécessite encore de nombreux travaux, tant théoriques qu’expérimentaux.

— Bernard PIRE

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Écrit par

  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Médias

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