Le modèle standard en théorie des cordes

La grande critique de la théorie des cordes est qu’elle n’est pas une théorie prédictive. Notre univers ne contient pas de cordes, il est donc dans un état de vide pour la théorie des cordes ; Comme il va de soi, il existe un nombre infini de passages de corde possibles et notre univers sera décrit par un nombre infini d’entre eux. C’est le gros problème de la théorie des cordes : elle ne prédit pas un seul vide allant au-delà du modèle standard de la physique des particules et du modèle cosmologique consensuel, qui peuvent être comparés aux futures observations et expériences à basse énergie. Mais n’oublions pas qu’il existe de nombreuses façons d’obtenir une extension supersymétrique du modèle standard en théorie des cordes, à la fois dans sa forme actuelle et dans l’une de ses formes futures (même si nous ne savons pas laquelle sera correcte). Bien entendu, cette supersymétrie doit être brisée, puisqu’elle n’est pas observée à basse énergie ; Malheureusement, il existe également de nombreuses façons de briser la supersymétrie et nous ne savons pas laquelle est la plus appropriée.

Dans ce blog, j’ai déjà commenté à plusieurs reprises comment post-dire les symétries du modèle standard en utilisant des intersections de piles de D-branes. Mais bien d’autres possibilités, comme celle publiée dans Lettres d’examen physique en 2019 dans le contexte de la théorie F, théorie des supercordes dual à type IIB. Une construction explicite de plus d’un quadrillion de variétés Calabi – Yau CY₄ avec des fibrations elliptiques de classe PF11. Les compactifications toriques qui en résultent décrivent toutes les symétries du modèle standard, [SU(3) × SU(2) × U(1)]/Z₆, ses trois générations de fermions et son spectre chiral ; Comme d’habitude, les couplages de Yukawa pour les quarks et les leptons dépendent des paramètres (modules) du CY₄ et peut être ajusté aux observations. Bien entendu, on obtient le MSSM (extension supersymétrique minimale du modèle standard), dont la supersymétrie doit être brisée pour obtenir le modèle standard que l’on observe (il n’y a pas d’autre possibilité lorsqu’on travaille avec des supercordes).

Évidemment, si vous critiquez la théorie des cordes, vous me rappellerez que le post-récit n’est pas la même chose que la prédiction. Et vous avez tout à fait raison. Mais ce que je voudrais préciser, c’est qu’il n’est pas vrai que le MSSM ne peut pas être post-dit dans la théorie des cordes. De plus, dans un certain sens, un vide de type MSSM est naturel en théorie des cordes (même si le naturel est décrié aujourd’hui), malheureusement nous ne savons pas pourquoi. Et bien que la théorie des cordes ne présente pas de divergences ultraviolettes, elle présente des divergences infrarouges, dont certaines sont associées aux divergences ultraviolettes du modèle standard ; Elle ne permet donc pas, dans son état actuel, de résoudre ces divergences (comme les singularités dans les trous noirs). Et enfin, la théorie des cordes prédit un vaste secteur sombre (ce qui expliquerait la matière noire), comprenant des champs scalaires de particules lumineuses de type axion compatibles avec les observations astrophysiques et cosmologiques.

La chose la plus populaire en théorie des cordes est le programme Swamp (Marécage), dirigé par le nouveau gourou Cumrun Vafa et dans lequel se démarque l’Espagnole Irene Valenzuela. Mais ne confondez pas les annonces de grandes réalisations emportées par le vent. De nombreux progrès ont été réalisés dans la phénoménologie de la théorie des cordes au cours des 25 dernières années. Ce domaine est encore très actif aujourd’hui. Désormais, toutes les ressources informatiques disponibles sont utilisées, y compris depuis cinq ans l’intelligence artificielle pour explorer les passages des cordes. Tout est dans le vide, parce que nous sommes le vide (stringer). Si ce sujet vous intéresse, je vous recommande de lire l’article de synthèse de Fernando Marchesano, Gary Shiu, Timo Weigand, « Le modèle standard de la théorie des cordes : qu’avons-nous appris ? Revue annuelle de la science nucléaire et des particules 74 (10 juin 2024), doi : https://doi.org/10.1146/annurev-nucl-102622-012235, arXiv:2401.01939 [hep-th] (03 janvier 2024). Et si vous souhaitez profiter des détails des compactifications en quadrillions dans la théorie F, vous les avez dans Mirjam Cvetic, James Halverson, …, Jiahua Tian, ​​​​”A Quadrillion Standard Models from F-theory”, Phys Rev. . 123 : 101601 (2019), est ce que je : https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.101601arXiv:1903.00009 [hep-th] (28 février 2019), https://arxiv.org/abs/1903.00009.