Différence principale - Théorie des cordes vs gravité quantique à boucle

La théorie des cordes et la gravité à boucle quantique sont deux théories de la gravité quantique. Mais ce sont deux approches différentes. La théorie des cordes est une tentative théorique d'unifier les quatre interactions fondamentales. La gravitation quantique à boucles n'essaie pas d'unifier les interactions fondamentales. C'est juste une théorie de la gravité quantique. La théorie des cordes part des aspects fondamentaux de la théorie quantique. La gravitation quantique en boucle, quant à elle, repose sur la relativité générale et quantifie le champ gravitationnel. La théorie des cordes fonctionne dans des espaces-temps de dimension supérieure. Mais, la gravitation quantique en boucle ne nécessite pas de dimensions plus élevées. C'est le différence principale entre la théorie des cordes et la gravitation quantique à boucles. Même si les deux théories tentent de modéliser une théorie de la gravité quantique, elles sont théoriquement très différentes. Cet article tente d'expliquer les aspects fondamentaux des deux théories et la différence entre elles.

Qu'est-ce que la théorie des cordes

La théorie des cordes est une tentative théorique d'unifier les quatre interactions fondamentales en une seule théorie unifiée. Plusieurs théories des cordes telles que la théorie des supercordes et la théorie M sont actuellement en cours de développement. Les théories des cordes sont développées sur les mêmes hypothèses de base de la théorie quantique. Les théories des cordes partent de la théorie quantique. La théorie quantique est une combinaison de toutes les interactions fondamentales à l'exception de la gravité. Ils reposent donc sur trois interactions fondamentales. Finalement, la théorie des cordes devient une unification des quatre interactions fondamentales. Ainsi, la théorie des cordes est considérée comme une théorie de la gravité quantique.

Cependant, dans la théorie des cordes, les particules ponctuelles de dimension zéro supposées en physique des particules fondamentales sont remplacées par des objets de type corde à une dimension. Ces cordes sont capables de vibrer et de s'étirer. Ce sont les briques quantiques de la matière.

En théorie des cordes, le concept de supersymétrie est essentiel pour inclure les fermions. Selon le concept de supersymétrie, tous les fermions doivent avoir un boson superpartenaire. La supersymétrie est donc un intermédiaire conceptuel qui relie les bosons (porteurs de force) et les fermions (particules de matière). Les théories des cordes qui utilisent le concept de supersymétrie sont appelées théories des supercordes. Normalement, les théories des cordes nécessitent plus de quatre dimensions. Dans la théorie des supercordes, l'espace-temps est considéré comme à dix dimensions. Dans la théorie M, l'espace-temps est considéré comme ayant 11 dimensions.

Fondamentalement, les théories des cordes sont classées selon le type de cordes supposées dans la théorie. Il existe deux types de boucles de cordes: les boucles de cordes fermées qui peuvent se séparer en boucles de cordes ouvertes et les boucles de cordes fermées qui ne peuvent pas se séparer en cordes ouvertes. On pense que la taille des cordes est d'environ la longueur de Planck ou 10^-35m. Ainsi, si des chaînes existent réellement, elles seraient très difficiles à détecter avec les technologies actuelles.

La théorie des cordes est considérée comme un candidat prometteur pour une théorie quantique de la gravité et est une unification des quatre interactions fondamentales dans la nature.

Chaîne ouverte et chaîne fermée

Qu'est-ce que la gravité quantique en boucle

La gravitation quantique à boucles est aussi une théorie de la gravitation quantique. Contrairement à la théorie des cordes, la gravité quantique à boucles ne tente pas d'unifier les interactions fondamentales. La gravitation quantique à boucles développe simplement une théorie de la gravité à partir de la relativité générale. Il s'appuie principalement sur la relativité générale et quantifie le champ gravitationnel. Contrairement à la théorie des cordes, qui se concentre principalement sur les propriétés quantiques de la matière, la gravité quantique à boucles se concentre principalement sur les propriétés quantiques de l'espace-temps et de la gravité.

L'espace-temps dans la gravitation quantique à boucles est considéré comme un tissu de boucles. Ainsi, l'espace n'est pas lisse à son échelle d'origine, il est plutôt granuleux. Cela signifie que l'espace-temps est discret et quantifié. Mathématiquement, l'espace-temps est un réseau de spins dont les états quantiques représentent différents états quantiques de l'espace-temps. La taille fondamentale du tissu espace-temps se situe autour de l'échelle de longueur de Planck (10^-35m) qui est la distance la plus courte possible en physique.

Dans la gravitation à boucle quantique, la singularité infinie apparue au Big bang est remplacée par un gros rebond. Ainsi, la théorie facilite l'étude de l'univers au-delà du Big bang. De plus, la théorie prédit l'entropie des trous noirs.

Différence entre la théorie des cordes et la gravité quantique à boucle

Unification des interactions fondamentales:

Théorie des cordes: C'est une unification des quatre interactions fondamentales.

Gravité quantique en boucle: Il ne cherche pas à unifier les interactions fondamentales. C'est une théorie de la mécanique quantique de la gravité et de l'espace-temps.

Supersymétrie:

Théorie des cordes: C'est un aspect très important pour relier les fermions et les bosons.

Gravité quantique en boucle: Il ne nécessite pas de supersymétrie.

Violation des invariants de Lorentz:

Théorie des cordes: Il ne viole pas les invariants de Lorentz.

Gravité quantique en boucle: Il viole les invariants de Lorentz.

Dimensions:

Théorie des cordes: La théorie des cordes nécessite des dimensions supérieures à 4.

Gravité quantique en boucle: La gravitation quantique en boucle ne nécessite pas de dimensions supérieures.

Approcher:

Théorie des cordes: Il se rapproche de la gravité quantique, en supposant les principaux aspects de la théorie quantique.

Gravité quantique en boucle: Il se rapproche de la gravité quantique, en supposant les principaux aspects de la relativité générale.

Image de courtoisie:

"Chaînes ouvertes et fermées" par Xoneca - Travail personnel (domaine public) via Commons Wikimedia

"Théorie quantique en boucle" par Linfoxman - Foxman (domaine public) via Commons Wikimedia