Des forces unifiées

Serons-nous un jour témoins de l'unification des forces aux hautes énergies du Grand collisionneur de hadrons ?

Dans les années 1860, James Clerk Maxwell apercevait des similitudes entre électricité et magnétisme, ce qui le conduisit à élaborer sa théorie d’une force électromagnétique unifiée. Un siècle plus tard, autre découverte : les théoriciens commencèrent à établir un lien entre l’électromagnétisme, avec ses effets évidents dans la vie quotidienne, et la force faible, qui se cache, elle, à l'intérieur du noyau atomique.

C'est d'abord l'expérience Gargamelle du CERN qui vint appuyer cette théorie : les physiciens trouvèrent pour la première fois une preuve directe de l'existence du courant neutre faible, qui supposait celle d'une particule neutre vectrice de la force faible. La théorie fut confirmée par la découverte, récompensée par un prix Nobel, des particules W et Z, qui véhiculent la force faible.

Mais ce n’est qu’à des énergies très élevées, comme celles des collisions de particules réalisées au CERN et dans d’autres laboratoires, que force électromagnétique et force faible commencent à agir à parts égales. Des énergies plus hautes encore pourront-elles entraîner l'unification d'autres forces ? Des expériences ont montré que l’effet de la force forte s’affaiblit à mesure que les énergies augmentent. Cela indique qu'à des énergies extrêmement élevées, les forces électromagnétique, faible et forte ont probablement une intensité équivalente. Les énergies en question sont au moins un million de fois plus élevées que celles atteintes dans les accélérateurs, mais des conditions semblables ont probablement existé à l'aube de l'Univers, presque immédiatement (de 10 à 34 secondes) après le Big Bang.

Poussant le concept un peu plus loin, des théoriciens envisagent même la possibilité de joindre la force gravitationnelle à des énergies encore plus hautes, ce qui reviendrait à regrouper toutes les forces fondamentales en une seule. Il est probable que cette « force unifiée » ait été prévalente aux premiers instants de l'Univers, avant que ses différents éléments ne se séparent à mesure que l'Univers se refroidissait. Bien qu’il soit actuellement impossible de recréer les conditions voulues avec des énergies suffisamment élevées pour pouvoir vérifier ces théories, on peut cependant chercher à comprendre les conséquences de cette « grande unification » à des énergies moins élevées, par exemple au Grand collisionneur de hadrons. Une idée très courue liée à cette unification est la supersymétrie.

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