Définition Gravitation quantique

Gravitation quantique

La gravitation quantique est une branche de la physique théorique qui cherche à unifier la théorie de la relativité générale, qui décrit la gravité à l'échelle cosmique, avec la mécanique quantique, qui régit les lois du monde subatomique. Cette discipline vise à comprendre comment les phénomènes gravitationnels se comportent au niveau microscopique.

La notion fondamentale en gravitation quantique est le concept de "quantum". Selon la mécanique quantique, toutes les particules sont des objets ondulatoires et ont des propriétés simultanément définies et indéterminées. Les interactions entre ces particules peuvent être décrites par des échanges d'autres particules appelées "bosons". Cependant, lorsqu'on applique cette idée aux champs gravitationnels, une difficulté majeure survient : il n'existe pas encore de description mathématiquement cohérente pour représenter un échange de bosons gravitons.

Pour remédier à cette situation, plusieurs approches ont été proposées en gravitation quantique. Parmi les plus populaires figurent l'approche des boucles ou "Loop Quantum Gravity", basée sur une discrétisation de l'espace-temps en petits "blocs" élémentaires appelés "spin networks", et l'approche des cordes ou "String Theory", où les particules élémentaires sont considérées comme des vibrations d'objets unidimensionnels appelés "cordes".

Bien que la recherche dans ce domaine soit toujours en cours et qu'une théorie complète n'ait pas encore été établie, la gravitation quantique offre des pistes intéressantes pour comprendre les phénomènes qui se produisent dans l'Univers à une échelle très petite. Par exemple, elle permet de mieux appréhender les conditions extrêmes présentes lors du Big Bang ou autour des trous noirs.

Tableau comparatif : Approches en Gravitation Quantique

ApprochePrincipales caractéristiques
Loop Quantum Gravity (approche des boucles)- Discrétisation de l'espace-temps
  • Utilisation de spin networks
  • Pas de particules virtuelles (gravitons)
  • Basée sur la géométrie quantique et l'albédo magnétique
  • Compatible avec la mécanique quantique et la relativité générale
String Theory (approche des cordes)- Représente les particules élémentaires comme des vibrations unidimensionnelles (cordes)
  • Introduction de dimensions supplémentaires
  • Inclut naturellement la gravité dans le modèle
  • Permet de décrire différents types d'univers, notamment ceux avec supersymétrie

La gravitation quantique est un domaine scientifique complexe visant à combiner les principes fondamentaux de la relativité générale et de la mécanique quantique. Bien que des progrès aient été réalisés grâce aux approches telles que "Loop Quantum Gravity" et "String Theory", unifie les deux théories reste un défi majeur pour la physique contemporaine.




FAQ

Qu'est-ce que la théorie de la gravitation quantique à boucle ?

La théorie de la gravitation quantique à boucle est une tentative de concilier la physique quantique et la relativité générale en développant un modèle mathématique cohérent pour décrire l'interaction entre les particules élémentaires et la gravité. Elle propose que l'espace-temps ne soit pas continu, mais constitué de brins élémentaires appelés "boucles". Ces boucles forment une sorte de réseau tridimensionnel qui définit l'espace-temps lui-même.

La théorie cherche également à expliquer le comportement des trous noirs et à trouver une manière d'unifier toutes les forces fondamentales de l'univers.

Comment calculer une quantité de gravier ?

Pour calculer une quantité de gravier, il faut prendre en compte deux éléments essentiels : la surface à recouvrir et l'épaisseur souhaitée. Premièrement, mesurez la longueur et la largeur de la zone à recouvrir en mètres. Ensuite, multipliez ces deux chiffres pour obtenir la surface en mètres carrés.

Deuxièmement, déterminez quelle épaisseur de gravier vous souhaitez utiliser, généralement exprimée en centimètres.

Qu'est-ce que la gravitation quantique à boucle ?

La gravitation quantique à boucle est une théorie de la physique qui tente d'unifier la relativité générale et la mécanique quantique. Selon cette théorie, l'espace-temps serait composé de grains élémentaires appelés "boucles" ou "atomes de géométrie". Ces boucles formeraient un réseau tridimensionnel, donnant ainsi naissance à l'espace-temps lui-même.

Cette approche permettrait alors de décrire les phénomènes gravitationnels à des échelles très petites, comme celles proches du Planck.

Comment expliquer la gravitation ?

La gravitation peut être expliquée par la théorie de la relativité d'Albert Einstein. Selon cette théorie, les objets massifs courbent l'espace-temps autour d'eux, créant ainsi une force de gravité qui attire les autres objets vers eux.

Cette courbure de l'espace-temps est provoquée par la masse des objets et plus ils sont massifs, plus ils courbent l'espace-temps. C'est pourquoi nous ressentons une attraction gravitationnelle sur Terre, car la masse de notre planète courbe l'espace-temps à proximité.