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Je travaille à essayer de comprendre
comment l'univers fonctionne au niveau très basique,
au niveau le plus élémentaire qu'on puisse trouver.
Alors, quand vous essayez, dans votre vie quotidienne
de déterminer comment quelque chose fonctionne,
ce que vous faites réellement, c'est que vous recherchez
ce que j'appelle des structures cachées.
Par exemple, vous prenez quelque chose comme votre téléphone cellulaire,
votre smartphone.
C'est un objet complexe,
et vous vous demandez peut-être comment il fonctionne.
Eh bien, ce que vous pouvez faire,
c'est le démonter pour voir dedans.
La garantie sera annulée, mais ça va.
Vous regarderez dedans et ce que vous trouverez,
c'est qu'il est fait de petits composants électroniques.
Et ces composants électroniques se déplacent en fait
un certain type de particule que nous connaissons
sous le nom l'électron,
et c'est de là que vient le nom « électronique ».
Donc, si vous connaissez les règles
pour assembler ces choses,
vous pouvez vraiment fabriquer votre smartphone
ou vous pourriez fabriquer aussi bien d'autres appareils électroniques.
Donc, il y a des gens comme moi
dont c'est le métier d'essayer de faire ce genre de chose
pas seulement pour un téléphone portable ou ses composants,
mais se demander de quoi est faite votre main,
ou la chaise sur laquelle vous êtes assis,
ou la planète Terre,
le soleil,
les étoiles,
l'univers tout entier.
Donc, à l'aide de divers types d'instruments,
d'observations
et d'expériences,
nous avons été en mesure de sonder de plus en plus profondément au cours des années,
et nous savons maintenant que la matière dont nous sommes faits
et que nous voyons autour de nous
est en fait composée de minuscules particules primaires.
Et les particules élémentaires interagissent les uns avec les autres
par le biais les forces de la nature,
mais nous avons aussi découvert
que ces forces de la nature fonctionnent
en échangeant aussi des particules élémentaires.
Ce sont en fait des particules de force qui sont échangées
par les particules de matière.
Vous avez peut-être entendu cette année
qu'il y avait de grandes nouvelles,
une annonce majeure dans cette histoire,
le grand collisionneur de hadrons, le LHC,
une énorme expérience en Europe,
a découvert un boson de Higgs,
et la fonction de cette particule est d'interagir
avec les diverses particules élémentaires
et de leur donner les masses que nous observons.
Alors, cette photo fascinante est analogue
à celle je vous ai montrée pour le téléphone portable.
Nous avons les composants
et nous avons des règles de la théorie de la particule,
comme on l'appelle,
selon laquelle tout cela fonctionne
et donne lieu à des choses différentes.
Nous pensons réellement que nous avons à peine
gratté la surface de la découverte de ce monde quantique,
la structure cachée de notre monde.
Laissez-moi vous donner trois exemples
d'énigmes sur lesquelles nous travaillons toujours.
J'ai donc rassemblé les particules
dans les modèles qu'elles ont tendance à former,
mais nous ne savons pas d'où viennent ces modèles.
Nous savons comment décrire les particules,
mais nous ne savons pas d'où viennent les modèles.
Quand vous voyez des modèles en science,
vous recherchez une structure cachée,
c'est une des choses.
En outre, nous savons maintenant qu'il y a une énorme quantité
de matière là-bas,
bien plus que juste les choses dont je parlais.
On l'appelle la matière noire.
Nous ne savons pas ce que c'est,
et nous aimerions être en mesure de le faire
et d'expérimenter avec et comprendre ce que c'est.
L'autre chose dont je voudrais parler
c'est le fait que la force de gravité,
peut-être la force qui nous est la plus familière,
quand on arrive au niveau quantique,
en fait, elle ne fonctionne pas
selon les règles de la théorie des particules.
Donc, étant donné que la gravité dépend en fait de la forme
de l'espace et du temps comme Einstein nous l'a appris,
en calculant l'histoire de quantique de la gravité,
que nous appelons la gravité quantique,
nous espérons aboutir à des groupes de questions comme :
y a-t-il des particules d'espace et de temps
et comment s'imbriquent-elles ?
Quelles sont les règles ?
Donc, cela nous amène à des choses
comme étudier où tout a commencé,
il y a 13,7 milliards d'années,
le Big ***.
Nous connaissons la matière et l'énergie
car nous comprenons qu'il a été créé,
mais aussi, l'espace et le temps lui-même.
Donc, voilà le genre de choses
nous étudions dans cette quête.
Aussi, nous avons des choses autour de nous aujourd'hui,
comme les trous noirs,
qui sont des indices très importants.
Ce sont en fait des trous dans l'espace
que nous aimerions comprendre.
En outre, l'énergie sombre découverte récemment,
qui est la tendance de l'espace
dans tout l'univers à accélérer son expansion.
Les scientifiques travaillent donc sur ce genre de choses,
en essayant de comprendre ce que nous pensons être le cas maintenant,
qu'il y a non seulement des structures cachées
de matière et d'énergie,
mais aussi l'espace et le temps.
La question est donc : quelles sont les règles ?
Et il existe de nombreuses approches
et vous avez peut-être entendu parler de l'une d'elles,
appelée la théorie des cordes.
C'est une des nombreuses approches
et nous ne savons pas encore si elle est juste,
nous n'avons pas terminé de développer la théorie,
mais elle nous a donné quelques indices vraiment enthousiasmants et alléchants.
Je voudrais vous parler de quelques uns d'entre eux.
L'un d'eux est tout simplement de supprimer
l'idée de chercher une particule quantique minuscule,
et de chercher plutôt un objet étendu,
une corde qui peut vibrer.
Ça vous donne en fait des possibilités intéressantes
parce que, par exemple, ça nous dirait
si cette ossature cachée nous a échappée
parce qu'on ne regardait pas d'assez près,
on ne se rendrait pas compte que de nombreux types différents de particules
ne sont que des vibrations différentes de la même corde,
ce qui est une possibilité tout à fait fascinante
et une énorme simplification.
C'est une des idées.
L'autre chose qui est vraiment passionnante dans la théorie des cordes
c'est qu'une de ces particules qu'elle décrit
est en fait la quantité manquante de gravité
que nous avons essayé de comprendre.
Et puis l'autre chose est que les cordes,
au lieu d'une qui veuille se déplacer dans les dimensions,
les trois dimensions spatiales que nous connaissons,
semblent vouloir se déplacer dans les dimensions supérieures.
Alors on se dit,
qu'est-ce que cela signifierait pour notre monde,
si ça avait quelque chose à voir avec notre monde,
et qu'on ne le sache pas encore.
Voici un moyen qui induirait notre monde.
Vous auriez notre monde,
et puis une des structures cachées
serait des morceaux cachés dans l'espace-temps
qui ne sont pas visibles, ces dimensions supplémentaires.
Alors les particules diverses que nous voyons dans le monde
seraient les vibrations des cordes
et ces modèles que nous avons vu et que nous ne pouvons pas expliquer
viennent du fait que les cordes peuvent sonder
et sentir la forme de ces dimensions internes.
Alors, une des choses est,
peut-on réellement tester ça ?
Il s'agit d'une belle idée, mais comment confronter cela
aux observations et aux expériences réelles
parce que nous faisons des sciences ici ?
Et c'est la difficulté.
Nous pensons que l'énergie dont vous avez besoin
pour sonder les échelles minuscules
pour voir les cordes si elles sont là,
est plus que ce que nous pouvons espérer obtenir bientôt.
Mais ce que nous pouvons faire, c'est chercher
les conséquences de ces structures cachées,
nous pouvons chercher comment ces choses se présentent en physique
auxquelles nous pouvons accéder.
Donc, c'est pour cela que nous étudions les choses comme
la matière noire,
les trous noirs,
l'énergie sombre,
et nous regardons également les restes de l'univers primordial,
le bruit de fond cosmique qui est en satellite.
Et, surtout, nous cherchons des indices
de divers types d'expériences de physique des particules,
comme le LHC.
Une dernière chose,
c'est qu'il se passe une chose nouvelle.
La théorie des cordes pourra peut-être s'avérer utile
dans d'autres domaines de la physique.
Il existe de nouveaux types d'expériences
qui commencent par notre ami l'électron,
et qui montrent que dans certaines circonstances,
les électrons interagissent de manière
qu'ils produisent de nouveaux types
de comportements bizarres.
Et il y a des modèles qui montrent
que la théorie des cordes est effectivement la meilleure façon.
Dans certaines circonstances,
en utilisant les règles de la théorie des cordes,
vous pouvez vraiment expliquer ce genre de comportement.
Donc cela nous donne une possibilité passionnante,
vous pouvez faire de vraies expériences
avec ces électrons
qui nous aideront à façonner les règles
de la théorie des cordes.
Et vous pourriez dire,
« Eh bien, OK, ça va nous donner
peut-être un nouveau genre d'électronique
avec laquelle on pourra faire un meilleur téléphone portable.»
Mais ces règles
seront peut-être les mêmes règles que nous recherchons
pour voir si la théorie des cordes peut nous aider
à répondre à ces grandes questions.
Au final,
les structures cachées de l'univers que nous recherchons,
seront un jour, peut être, sous notre nez.
Merci.