SCIENCES.ENERGIES.ENVIRONNEMENT/LE MONDE SELON LA PHYSIQUE / 2019/ WEEK 44 /PART 5

Réalisant qu’il est difficile aux lecteurs d’être interactif  je continue à vous proposer mes traductions selon mon propre  choix  et je les prie de m’en excuser. Les implications  de l’article  SCIENCE  X  d’aujourd’hui  concernent    divers développements possibles en physique classique  , quantique  ou semi hérétique ( Cordes)

88888888888888888888888888888

 Researchers uncover an anomaly in the electromagnetic duality of Maxwell Theory

29 OCTOBRE 2019

Des chercheurs découvrent une anomalie dans la dualité électromagnétique de la théorie de Maxwell

par Ingrid Fadelli, Phys.org

Figure illustrant l'action de la dualité de la théorie de Maxwell sur les charges électriques et magnétiques. Crédit: Hsieh et al.

Des chercheurs de l'Institut Kavli pour la physique et les mathématiques de l'univers (WPI) et de l'Université Tohoku au Japon ont récemment identifié une anomalie dans la dualité électromagnétique de  la théorie de Maxwell . Cette anomalie, décrite dans un article publié dans Physical Review Letters, pourrait jouer un rôle important  par exemple dans la cohérence de la théorie des cordes.

La récente étude est une collaboration entre Yuji Tachikawa et Kazuya Yonekura, deux théoriciens des cordes, et Chang-Tse Hsieh, un théoricien de la matière condensée. Bien que l'étude ait commencé par une étude de la théorie des cordes, elle a également des implications pour d'autres domaines de la physique.

Dans la théorie de la physique classique  actuelle, l'électromagnétisme classique est décrit dans les équations , qui ont été introduites par le physicien James Clerk Maxwell vers 1865. Les objets régis par ces équations comprennent les champs électriques et magnétiques, les particules chargées électriquement (par exemple, les électrons et les protons) et les monopoles magnétiques. (c'est-à-dire des particules hypothétiques portant des pôles magnétiques isolés).

Il s’avère que jusqu'à présent, les chercheurs ont été incapables d'observer ces monopôles magnétiques, quoique des  prédictions théoriques aient montré leur existence depuis plusieurs décennies. Une implication clé de l’existence des monopôles magnétiques est la quantification de toutes les charges électriques de l’univers, introduite à l’origine par Paul Dirac en 1931.

"Dans quatre dimensions de l'espace-temps, les charges électriques sont toujours des multiples entiers d'un nombre minimal, s'il existe un monopôle magnétique", ont indiqué à Physia Hsieh, Tachikawa et Yonekura par courrier électronique. "Cela s'appelle la quantification des charges de Dirac."

En supposant la présence de charges électriques et magnétiques, les équations de Maxwell respectent une certaine symétrie, appelée la dualité électromagnétique. Cette symétrie est obtenue en échangeant la charge électrique et le monopôle magnétique.

Qu'advient-il de cette dualité électromagnétique lorsque le système est quantifié? Bien que cela puisse sembler une question naturelle, très peu d'études ont tenté d'y répondre, en particulier dans des situations où le fait de contourner un chemin particulier dans l'espace-temps aboutit à des actions de dualité non triviales.

"Maintenant, revenons à la théorie des cordes de notre étude", ont déclaré les chercheurs. "Dans la théorie des Cordes a dix dimensions d'espace-temps il existe un analogue de dimensionnement plus élevé de la quantification de Dirac. Cependant, il est également connu que certains objets de la théorie des Cordes, appelés orientifolds, violent la quantification de Dirac."

En règle générale, lorsqu'il y a une incohérence apparente dans la théorie des Cordes, une inspection plus approfondie tend à l'expliquer et à fournir des preuves confirmant la validité de la théorie. Bien que certains chercheurs aient pu expliquer en partie la violation de la quantification de Dirac observée dans les orientifolds en prenant en compte les anomalies des fermions, Tachikawa et Yonekura avaient déjà suggéré, dans une étude précédente, la nécessité d'un effet plus subtil impliquant les propriétés quantiques de la dualité électromagnétique.

"Nous avons constaté que cette symétrie de dualité est légèrement violée en  mécanique quantique", ont expliqué les chercheurs. "C'est l'anomalie étudiée dans l'article. De plus, la violation est précisément annulée par rapport à la violation de la quantification de Dirac dans la théorie des cordes. Nos observations pourraient donc aider à sauver la théorie des cordes de cette incohérence."

Figure illustrant la relation entre la théorie de Maxwell et 56 fermions, telle qu'elle est comprise dans string et M-theory. Crédit: Hsieh et al.

Dans leur étude, Hsieh, Tachikawa et Yonekura ont analysé l'anomalie identifiée dans la dualité électromagnétique de la théorie de Maxwell à l'aide de deux méthodes interdépendantes. Premièrement, ils l'ont considéré comme se produisant  à la limite d'une phase topologique de la matière protégée par symétrie.

"C'est un point de vue développé au cours des dernières années par les théoriciens de la matière condensée, et un exemple célèbre est que des fermions sans faille apparaissent à la surface des isolateurs topologiques", expliquent Hsieh, Tachikawa et Yonekura. "Dans notre cas, nous considérons la théorie de Maxwell à 3 + 1 dimensions comme valable  à  la limite d'une phase topologique à 4 + 1 dimensions de la matière."

La configuration utilisée par les chercheurs diffère légèrement de celle étudiée par les physiciens de la matière condensée, qui se concentrent généralement sur des théories allant jusqu'à trois dimensions spatiales et une dimension temporelle. Cependant, les techniques habituellement utilisées par les physiciens de la matière condensée pourraient également être appliquées à cette anomalie.

"Hsieh a travaillé sur l'anomalie de 3 + 1 fermions dimensionnels de ce point de vue dans ses travaux précédents. Nous avons donc décidé de combiner les forces pour étudier l'anomalie de la théorie de Maxwell de cette manière", ont expliqué les chercheurs. "En fin de compte, nous avons constaté que l'anomalie de la théorie de Maxwell que nous avons déterminée dans cet ouvrage était la même que celle de 56 fermions précédemment déterminée par Hsieh dans son article."

888888888888888888888888888888

More information: Anomaly of the electromagnetic duality of Maxwell Theory. DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.161601.

journals.aps.org/prl/abstract/ … ysRevLett.123.161601

Quantised singularities in electromagnetic field. DOI: 10.1098/rspa.1931.0130. https://royalsocietypublishing.org/doi/abs/10.1098/rspa.1931.0130

Why are fractional charges of orientifolds compatible with Dirac quantization? arXiv:1805.02772 [hep-th]. arxiv.org/abs/1805.02772

Discrete gauge anomalies revisited. arXiv:1808.02881 [hep-th]. arxiv.org/abs/1808.02881

Journal information: Physical Review Letters

8888888888888888888888888888888888

 MES COMMENTAIRES

 Comme je suppose que certains lecteurs  ignorent théorie des cordes  et quantification de DIRAC   j e rappellerai brièvement  que la première  suppose que tout dans l’univers  se ramènerait basiquement à l’existence d’ondes   1D dans un espace-temps de 10 dimensions  et que la seconde  arrive à combiner charge électrique , monopole ou  charge magnétique  isolée , et valeur de la constante quantique h ….

En fait Paul Dirac démontra que l'existence des monopôles magnétiques était compatible avec les équations de Maxwell dans l'hypothèse de la quantification de la charge électrique, qui -elle- est observée expérimentalement

Mais revenant a cette publication   , il me semble qu’elle ne soit pas de nature  a vraiment déboulonner la statue de   MAXWELL   de son socle ….   et pas seulement dans la mesure où elle enlève une épine du pied  de cette théorie des  Cordes   , qui s’essouffle un peu depuis bientôt 20 ans ……..

  Bon !  Chacun donnera son avis, comme il lui plaira … Tout un chacun sait que  , quel que soit le secteur de la physique concerné  , il « tourne » comme une «  valse-hésitation «  ( à endroit ou à l’envers !!!! )