Introduction

Les phénomènes physiques étudiés par les scientifiques sont nombreux et variés. De l’atome aux galaxies en passant par les saisons, tous les phénomènes peuvent être expliqués par l’interaction des quatre forces fondamentales avec la matière. Ces quatre forces sont la gravité, la force électromagnétique, l’interaction faible et l’interaction forte. Un des principaux buts de la physique d’aujourd’hui serait d’unir toutes ces forces en une seule, afin de pouvoir expliquer tous les phénomènes physiques à partir d’une seule et même théorie. Un gros défi ! Le travail est cependant déjà entamé. En effet, il existe différents modèles qui unissent petit à petit les différentes forces. (Le cheminement complet est résumé par la figure A1 en annexe). Il y a d’abord eu le modèle de la force électrofaible alliant force électromagnétique et l’interaction faible. Puis le modèle standard, unissant l’interaction forte à la force électrofaible. Après quoi, la théorie de la grande unification est apparue pour palier aux manques du modèle standard. Cependant, il manque toujours la gravité dans ces modèles. Plusieurs théories sont élaborées à ce sujet, seulement deux seront abordées ici : la théorie des supercordes et la loop quantum gravity.

 

Rappel sur les forces fondamentales

La gravité, découverte par Newton, est une force d’attraction qui agit entre les corps massifs. Elle permet à la fois à la terre de tourner autours du soleil et aux objets de tomber vers le sol. Cette force serait transportée par le graviton qui n’a cependant jamais été observé.

La force électromagnétique provient de l’électrostatique et du magnétisme qui ont été réunis hors de tout doute en une seule et même force par Maxwell. Elle est responsable du fonctionnement des boussoles et de l’attraction entre un proton et un électron. Elle serait portée par les particules de masse zéro, les photons.

Les interactions sont davantage observées à l’échelle atomique, c’est pourquoi il a fallu tant de temps pour les découvrir. L’interaction faible fut en effet imaginée par Fermi en 1933. Elle permet le rayonnement b et les réactions nucléaires du soleil. Elle est également la seule force à interagir avec les neutrinos en dehors de la gravité. Cette interaction serait portée par les particules W± et Z0.

L’interaction forte, quant à elle, était nécessaire pour expliquer la cohésion du noyau des atomes dès leur découverte par Rutherford. Cette interaction agit sur les quarks, donc sur les hadrons. En plus d’assurer la cohésion du noyau atomique, cette force participe également aux réactions nucléaires en cour dans le soleil. Sa particule d’échange serait le gluon.