La théorie des cordes a longtemps été présentée comme le meilleur candidat des physiciens pour décrire la nature fondamentale de l'univers, avec des particules élémentaires et des forces décrites comme des vibrations de minuscules fils d'énergie. Mais au début du 21e siècle, il a été réalisé que la plupart des versions de la réalité décrites par les équations de la théorie des cordes ne peuvent pas correspondre aux observations de notre propre univers.
En particulier, les prédictions de la théorie des cordes conventionnelles sont incompatibles avec l'observation de l'énergie sombre, qui semble entraîner une accélération de l'expansion de notre univers, et avec des théories viables de la gravité quantique, prédisant plutôt un vaste « marécage '' d'univers impossibles.
Maintenant, une nouvelle analyse du physicien FQXI Eduardo Guendelman, de l'Université Ben Gourion du Néguev, en Israël, montre qu'un sous-ensemble exotique de modèles de cordes – dans laquelle la tension des cordes est générée dynamiquement – pourrait fournir une voie d'évasion hors de la théorie des cordes Swampland.
Au début des années 2000, les théoriciens des cordes ont réalisé que les équations de la théorie des cordes ne donnent pas naissance à une seule description de l'univers, mais à un 10 l'esprit 10500 Solutions possibles, correspondant à une variété presque infinie d'univers potentiels. Chacun de ces univers a ses propres particules et forces, créant ce qui est devenu le «paysage de la théorie des cordes» de plusieurs cosmoses possibles.
Peu de temps après, aggravant encore les choses, en 2005, il a été réalisé que ce paysage est lui-même entouré par un soi-disant « marécage » de solutions – des théories quantiques à l'aspect quantique upiables qui, en fait, se révèlent incompatibles avec toute théorie réalisable de la gravité quantique, à une inspection plus approfondie.
Contraintes de marécage
Pour délimiter le paysage du marécage, il a été proposé que des théories plausibles dans le paysage doivent obéir à certaines «contraintes de marécage». Le problème est que lorsque les théories des cordes conventionnelles satisfont à ces contraintes, les physiciens constatent qu'ils ne peuvent pas facilement reproduire l'inflation – l'éclatement court d'expansion rapide que notre premier univers aurait subi – ou une énergie sombre, ce qui accélère la croissance de notre univers aujourd'hui.
« Les théories de cordes les plus conventionnelles sont très hostiles à l'inflation, en particulier aux » scénarios de rouleau lent « , et même à l'existence de l'espace de sitter comme un vide de la théorie – le vide de notre univers réel – qui est la base non seulement de l'inflation, mais aussi de l'énergie sombre », dit Guendelman, membre de FQXI, l'inflation des questions de fondation.
« Les contraintes des marécages rendent la cosmologie impossible ou presque impossible pour le cosmologue pratique parce que le vrai univers semble être fermement dans le marécage de la théorie des cordes conventionnelle. »
Guendelman a maintenant un nouvel article publié dans Le journal physique européen Cqui montre un certain sous-ensemble exotique de théories des cordes peut être plus propice à la description de notre réel univers par rapport à ses cousins plus conventionnels.
Génération de tension
Dans tous les modèles de théorie des cordes, les chaînes ont une certaine tension; Mais dans la plupart des modèles conventionnels, la valeur de cette tension est une constante qui est ajoutée à la main, arbitrairement. Guendelman a examiné des modèles dans lesquels cette tension survient dynamiquement, générée par le comportement des chaînes dans le modèle.
Le nouvel article de Guendelman décrit la formulation d'une telle théorie et montre qu'en raison de la nature dynamique de la tension, les contraintes des marécages sont considérablement affaiblies. En effet, les calculs dérivant les contraintes sont liés à la taille de la soi-disant «échelle de Planck» – ce qui correspond à la plus petite taille possible de tout dans l'univers, y compris une chaîne.
Mais parce que l'échelle de Planck est elle-même liée à la tension des cordes, dans ces modèles, l'échelle de Planck elle-même devient dynamique, explique Guendelman.
« Dans le régime où la tension dynamique, et donc aussi l'échelle de Planck, devient très grande, les contraintes deviennent hors de propos ou très faibles », explique Guendelman. « La théorie de la chaîne de tension dynamique est donc amicale à l'inflation et à l'énergie sombre. »
