« Il fournit un cadre naturel, ou un mécanisme de comptabilité, pour assembler un très grand nombre de diagrammes de Feynman », a déclaré Marcus Spradlinphysicien à l’Université Brown qui s’est familiarisé avec les nouveaux outils de la surfaceologie. « Il y a une compactification exponentielle de l’information. »
Contrairement à l’amplituèdre, qui nécessitait des particules exotiques pour fournir un équilibre appelé supersymétrie, la surfaceologie s’applique à des particules plus réalistes et non supersymétriques. «C’est complètement agnostique. Il s’en fiche complètement de la supersymétrie », a déclaré Spradlin. « Pour certaines personnes, moi y compris, je pense que cela a été vraiment une surprise. »
La question est maintenant de savoir si cette nouvelle approche géométrique plus primitive de la physique des particules permettra aux physiciens théoriciens de dépasser complètement les limites de l’espace et du temps.
« Nous devions trouver un peu de magie, et peut-être que c’est ça », a déclaré Jacob Bourjailyphysicien à la Pennsylvania State University. « Je ne sais pas si cela va supprimer l’espace-temps. Mais c’est la première fois que je vois une porte.
Le problème avec Feynman
Figueiredo a ressenti le besoin d’une nouvelle magie au cours des derniers mois de la pandémie. Elle était aux prises avec une tâche qui défiait les physiciens depuis plus de 50 ans : prédire ce qui se passerait lorsque des particules quantiques entreraient en collision. À la fin des années 1940, il a fallu des années d’efforts à trois des esprits les plus brillants de l’après-guerre – Julian Schwinger, Sin-Itiro Tomonaga et Richard Feynman – pour résoudre le problème des particules chargées électriquement. Leur éventuel succès leur vaudrait un prix Nobel. Le schéma de Feynman était le plus visuel, il en est donc venu à dominer la façon dont les physiciens envisagent le monde quantique.
Lorsque deux particules quantiques se rencontrent, tout peut arriver. Ils peuvent fusionner en un seul, se diviser en plusieurs, disparaître ou n’importe quelle séquence de ce qui précède. Et ce qui se produira réellement est, dans un certain sens, une combinaison de toutes ces possibilités et de bien d’autres encore. Les diagrammes de Feynman gardent une trace de ce qui pourrait arriver en enchaînant des lignes représentant les trajectoires des particules dans l’espace-temps. Chaque diagramme capture une séquence possible d’événements subatomiques et donne une équation pour un nombre, appelé « amplitude », qui représente les chances que cette séquence se produise. Additionnez suffisamment d’amplitudes, pensent les physiciens, et vous obtenez des pierres, des bâtiments, des arbres et des personnes. « Presque tout dans le monde est un enchaînement de choses qui se produisent encore et encore », a déclaré Arkani-Hamed. « Juste de bonnes choses à l’ancienne qui rebondissent les unes sur les autres. »
Il existe une tension déroutante inhérente à ces amplitudes, une tension qui a contrarié des générations de physiciens quantiques, depuis Feynman et Schwinger eux-mêmes. On pourrait passer des heures devant un tableau à dessiner des trajectoires de particules byzantines et à évaluer des formules redoutables pour constater que les termes s’annulent et que les expressions compliquées fondent pour laisser derrière elles des réponses extrêmement simples – dans un exemple classique, littéralement le chiffre 1.
« Le degré d’effort requis est énorme », a déclaré Bourjaily. « Et à chaque fois, la prédiction que vous faites se moque de vous par sa simplicité. »
