Des expériences mathématiques pour tester les théories de la gravité quantique
Le modèle standard de la physique des particules est une théorie largement acceptée sur les particules et les forces constitutives de l'univers. En revanche, il présente quelques lacunes reconnues, l'une des plus importantes étant qu'il ne propose pas de description satisfaisante de la gravité. Il s'agit là de l'une des questions ouvertes les plus importantes à l'heure actuelle dans le domaine de la physique des particules. Le graviton, la particule de «gravité» dont on suppose l'existence, pourrait bien être découvert un jour. Pour l'instant, les techniques expérimentales existantes sont obligées de se baser sur des descriptions mathématiques du graviton, qui donnent lieu à des anomalies gravitationnelles. Comme exemple d'anomalie gravitationnelle, nous pouvons citer la différence entre les mesures réelles du mouvement de la planète et les prédictions de mouvement obtenues à partir d'un modèle. Ainsi, la gravité quantique est un concept de physique des particules et la théorie des champs quantiques est une branche des mathématiques qui permet de la décrire et de l'expliquer. Il existe un nombre infini de théories des champs quantiques mais les bons systèmes d'équations permettant l'auto-cohérence doivent être appliqués. En d'autres termes, les bonnes équations et les conditions permettant de résoudre ces équations doivent être déterminées. Des chercheurs ont lancé le projet D2DFT («Defects in two dimensional field theories»), financé par l'UE, pour étudier des conditions de cohérence spécifiques qui ne sont pas bien caractérisées à ce jour, à savoir l'annulation des anomalies gravitationnelles globales dans la description de la théorie des champs à énergie faible. Deux théories des champs liées à la supergravité, la théorie des cordes et la théorie M, donnent lieu à des anomalies gravitationnelles. Pour l'une, la formule des anomalies est connue depuis les années 1980, mais elle est restée hors d'atteinte pour l'autre (celle que l'on appelle la théorie des champs autoduaux). Les chercheurs ont réussi à déterminer la formule pour l'anomalie gravitationnelle globale des théories des champs autoduaux. Cela a des implications importantes dans le domaine des mathématiques et de la physique des particules, qui pourraient aboutir à une description de la gravité quantique. Les travaux portaient sur une large gamme de sous-domaines mathématiques et les scientifiques explorent actuellement l'annulation des anomalies gravitationnelles globales pour évaluer des concepts liés à la gravité quantique. La gravité pourrait être le ciment qui maintient l'univers ensemble. Les scientifiques se sont encore rapprochés de sa définition au niveau quantique, physiquement et mathématiquement, grâce aux travaux effectués dans le cadre du projet D2DFT.