Hubert Reeves

L'unification des forces

Émission du 23 juillet 2006

Comme nous en avons parlé précédemment, le monde physique est régi par quatre forces différentes : gravité, électromagnétique, nucléaire forte et nucléaire faible. Tout ce que nous avons observé, dans le ciel et sur la Terre, peut être assigné à l'action de l'une ou l'autre de ces forces.

Un grand rêve des physiciens aujourd'hui est de montrer que ces forces sont, en fait, des manifestations différentes d'une seule force unifiée qui les sous-tendrait toutes. Une force qui, apparue dès les premières secondes de l'univers, se serait ensuite progressivement diversifiée.

Un premier chapitre de ce programme s'est déroulé pendant le 19^ème siècle. À cette époque, hormis la gravité, on connaissait deux forces : la force électrique, qui attire les petits objets quand on approche une barre d'ambre auparavant frottée avec un tissu, et la force magnétique qui oriente les boussoles. Grâce aux travaux d'Ampère, d'Oersted, Maxwell et plusieurs autres physiciens, on a pu « unifier » ces deux forces en une seule, appelée « électromagnétique », qui se manifeste différemment en différentes circonstances. On a par la suite montré qu'elle est responsable de tous les phénomènes lumineux, et de toutes les réactions chimiques et physiologiques.

Dans les premières décennies du 20^ème siècle, on a mis en évidence l'existence de deux autres forces qui s'exercent, elles, au voisinage des noyaux atomiques : la force nucléaire forte (celle qui soude les protons et les neutrons dans les noyaux), et la [force nucléaire] faible (qui, entre autres manifestations, régit le comportement des neutrinos).

Un nouveau chapitre d'unification a eu lieu vers 1970 quand, grâce à Weinberg, Salam et d'autres, on a mis en évidence une parenté profonde entre la force nucléaire faible et la force électromagnétique, bien que ce lien ne soit pas aussi profond que dans le cas de l'électromagnétisme. De là est née la force « électrofaible ».

Au début des années 1980, de grands efforts furent faits pour unifier la force nucléaire forte avec la force électrofaible. On parlait alors d'une « grande unification ». Alors que des rapports intéressants ont été révélés entre ces deux forces, les observations n'ont pas confirmé la formulation précise présentée à cette époque. Mais les théoriciens s'y affairent encore.

Manque toujours à l'appel de l'unification la force de gravité, qui s'avère particulièrement coriace. Personne ne sait quand on y arrivera.

Tout ayant une fin, cette chronique sera la dernière de la série.

Après le livre « Chroniques du ciel et de la vie », publié en 2005, un nouveau livre, « Chroniques des atomes et des galaxies », paraîtra prochainement aux éditions du Seuil. Il contiendra l'ensemble des textes sur les sujets cosmologiques présentés durant ces trois dernières années, et déjà disponibles sur le site www.hubertreeves.info.