En 1988, John Cardy a demandé s'il y avait un c-théorème en quatre dimensions. Maintenant - un quart de siècle plus tard - il semble qu'il avait raison.
«On montre que, pour d pair, la fonction en un point de la trace du tenseur de contrainte sur la sphère, Sd, lorsqu'elle est convenablement régularisée, définit une fonction c qui, au moins dans un ordre de boucle, diminue le long de RG trajectoires et est stationnaire à des points fixes RG, où il est proportionnel à l'anomalie conforme habituelle. " dit Cardy. "Il est démontré que l'existence d'une telle fonction c, si elle satisfait ces propriétés à toutes les commandes, est cohérente avec le comportement attendu de la QCD en quatre dimensions."
Sa spéculation est le théorème a… une multitude de voies dans lesquelles les champs quantiques peuvent être excités énergétiquement (a) est toujours plus grande aux hautes énergies qu'aux basses énergies. Si cette théorie est correcte, elle expliquera probablement la physique au-delà du modèle actuel et éclairera toutes les particules inconnues possibles qui n'ont pas encore été révélées par le Grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN, le laboratoire européen de physique des particules près de Genève, en Suisse.
«Je suis ravi que la preuve se révèle correcte», déclare Cardy, physicien théoricien à l'Université d'Oxford, au Royaume-Uni. "Je suis assez étonné que la conjecture que j'ai faite en 1988 se soit levée."
Selon les théoriciens Zohar Komargodski et Adam Schwimmer de l'Institut Weizmann des sciences de Rehovot, Israël, la preuve des théories de Cardy a été présentée en juillet 2011 et gagne lentement en notoriété auprès de la communauté scientifique alors que d'autres physiciens théoriciens prennent note de ses travaux.
"Je pense que c'est très probablement le cas", explique Nathan Seiberg, physicien théoricien à l'Institute of Advanced Study de Princeton, New Jersey.
Le domaine de la théorie quantique est toujours sur un terrain instable… il semble que personne ne puisse être précis à 100% sur ses suppositions sur le comportement des particules. Selon le La nature communiqué de presse, un exemple est la chromodynamique quantique - la théorie de la force nucléaire forte qui décrit les interactions entre les quarks et les gluons. Ce manque laisse les physiciens du mal à relier la physique à l'échelle de haute énergie et à courte distance des quarks à la physique à plus longue distance et à plus basse énergie, comme celle des protons et des neutrons.
«Bien que beaucoup de travail ait été consacré à la mise en relation des échelles à courte et longue distance pour des théories quantiques de champ particulières, il existe relativement peu de principes généraux qui le font pour toutes les théories qui peuvent exister», explique Robert Myers, physicien théoricien à l'Institut Périmètre. à Waterloo, Canada.
Cependant, l'a-théorème de Cardy pourrait bien être la réponse - en quatre dimensions - les trois dimensions de l'espace et la dimension du temps. Cependant, en 2008, deux physiciens ont trouvé un contre-exemple d'une théorie du champ quantique qui n'obéissait pas à la règle. Mais ne vous arrêtez pas là. Deux ans plus tard, Seiberg et ses collègues ont réévalué le contre-exemple et découvert des erreurs. Ces résultats ont conduit à plus d'études sur le travail de Cardy et ont permis à Schwimmer et Komargodski de formuler leur conjecture. Encore une fois, ce n'est pas parfait et certains domaines doivent être clarifiés. Mais Myers pense que la preuve est correcte. «S'il s'agit d'une preuve complète, cela devient un principe très puissant», dit-il. "Si ce n'est pas le cas, c'est toujours une idée générale qui tient la plupart du temps."
Selon La nature, Ken Intriligator, physicien théoricien à l'Université de Californie à San Diego, convient, ajoutant que, alors que les mathématiciens exigent que les preuves soient étanches, les physiciens ont tendance à être satisfaits par des preuves qui semblent pour la plupart correctes, et intrigués par toutes les voies à suivre dans plus profondeur. Écrivant sur son blog le 9 novembre, Matt Strassler, physicien théoricien à l'Université Rutgers au Nouveau-Brunswick, New Jersey, a décrit la preuve comme «frappante» parce que tout l'argument suit une fois qu'une élégante idée technique a été établie.
La théorie de Cardy étant testée de manière plus approfondie, il est probable qu'elle sera appliquée de manière plus universelle dans les domaines des théories quantiques des champs. Cela pourrait unifier la physique, y compris le domaine de la supersymétrie et aider les résultats avec le LHC. Le théorème a «sera un outil de guidage pour les théoriciens essayant de comprendre la physique», prédit Myers.
Le travail de Pehaps Cardy s'étendra même à la physique de la matière condensée, un domaine où les théories quantiques des champs sont utilisées pour élucider les nouveaux états des matériaux. Le seul problème est que le théorème a n'a eu de preuve qu'en deux et quatre dimensions - où quelques domaines de la physique de la matière condensée englobent des couches contenant seulement trois dimensions - deux dans l'espace et une dans le temps. Cependant, Myers déclare qu'ils continueront à travailler sur une version du théorème en nombre impair de dimensions. «J'espère juste que cela ne prendra pas encore 20 ans», dit-il.
Source de l'histoire originale: Communiqué de presse Nature. Pour en savoir plus: sur les flux du groupe de renormalisation en quatre dimensions.
