| Le principe de l'équivalence de la relativité
générale stipule que tous les corps plongés dans le
même champ gravitationnel subissent des accélérations
identiques. Afin de le tester avec une grande précision, un satellite
devrait être lancé dans quelques années, abritant à
son bord 2 cylindres coaxiaux de compositions différentes et pouvant
coulisser librement; c'est l'expérience STEP (satellite test of
the equivalence principle). L'observation éventuelle d'une minuscule
différence d'accélération entre les 2 cylindres impliquerait
une limitation de la validité de ce principe, dont les théories
de cordes pourraient rendre-compte, mais qui pourrait aussi être
due à une nouvelle interaction. Sans être crucial pour les
théories de cordes, il s'agirait là d'un résultat
majeur pour la physique fondamentale.
Pierre Fayet, directeur de recherche au laboratoire de physique théorique
de l'école normale supérieure. |
Les intensités spécifiques des interactions
fondamentales sont définies par des quantités sans dimension
appelées constantes de couplage. Ces paramètres sont en fait
des fonctions de l'énergie lentement variables, dont on peut extrapoler
le comportement à partir des mesures actuelles effectuées
dans les collisionneurs de particules à des énergies de l'ordre
de la centaine de GeV. Dans une théorie de grande unification, ces
3 paramètres doivent converger à une énergie très
élevée (au moins 1014 GeV, typiquement) pour laquelle
les interactions faible, électromagnétique, faible et forte
viendraient se fondre en une interaction unique (l'interaction "électronucléaire").
Mais le modèle de grande unification le plus simple se trouve exclu,
faute de convergence. En revanche, dans une théorie supersymétrique,
l'effet des diverses "qparticules" qu'elle fait intervenir conduit ç
une convergence remarquable, à une énergie d'environ 1016
GeV. L'existence d'une grande unification semble ainsi requérir
celle de ces sparticules.
Pierre Fayet, directeur de recherche au laboratoire de physique théorique
de l'école normale supérieure. |
La supersymétrie transforme la fonction d'onde (c'est-à-dire
la représentation mathématique de l'état quantique)
d'une particule ordinaire en celle d'un hypothétique superpartenaire
(sparticule) en modifiant d'une demi-unité la valeur de son moment
cinétique de rotation propre (spin). Elle associe ainsi à
l'électron, dont le spin a 2 orientations possibles, 2 nouveaux
états appelés sélectrons, de spin nul; aux quarks
et aux neutrinos sont associés des squarks et des sneutrinos. Tout
comme les fermions (les leptons et les quarks), constituants de la matière,
les bosons, messagers des interactions, sont associés à des
sparticules : le photino, les winos, le zino et les gluinos; au graviton,
hypothétique messager de l'interaction gravitationnelle, est associé
le gravitino. Dans la mesure ou la supersymétrie respecte une propriété
conservative appelée R-parité, la sparticule la plus légère,
qui doit être stable, est un très bon candidat pour constituer,
au moins en partie, la mystérieuse "matière noire" de l'Univers.
Aucune sparticule n'a été observée à ce jour,
probablement parce que leurs masses - si ces objets existent effectivement
- sont trop élevées pour être produites dans les collisionneurs
actuels. Cependant, divers arguments (tels que la convergence des constantes
de couplage des interactions faible, électromagnétique et
forte) permettent de penser qu'elles devraient se manifester dans les futurs
collisioneurs.
Pierre Fayet, directeur de recherche au laboratoire de physique théorique
de l'école normale supérieure. |