Gravitation Quantique

Salvador Dali, Montre molle (1954)

La théorie quantique de la gravitation n'existe pas encore. Grâal de la Physique Théorique depuis les années 1930, la synthèse entièrement cohérente des concepts fondamentaux de la physique quantique d'une part, et de la relativité générale d'Einstein d'autre part, a, jusqu'à ce jour, résisté à toutes les tentatives de fusion effectuées par les esprits les plus brillants du siècle dernier. Alors que les trois autres interactions fondamentales (électromagnétique, nucléaire faible et nucléaire forte) ont trouvés une description unifiée cohérente dans le cadre de la théorie quantique des champs (le "Modèle Standard", théorie de jauge U(1) x SU(2) x SU(3) ), la quantification canonique de la relativité générale dans ce même cadre conduit à une théorie non renormalisable, donc dénuée de pouvoir prédictif (*).

Depuis les années 1970-80, deux approches nouvelles sont apparues, prometteuses :

• la théorie des cordes.
• la "gravitation quantique en boucles" (dite encore "en lacets" ; de l'anglais : loop quantum gravity).

Ces pages sont consacrées à la seconde de ces approches.

(*) Dans une certaine limite, la limite de basse énergie & faible courbure, cette théorie quantique des champs, conçue comme une théorie effective, permet toutefois de faire certaines prédictions approchées. Pour en savoir plus ...

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Ouvrages de références

• Carlo Rovelli ; De la gravitation quantique à boucles, Images de la Physique, CNRS (2006), pdf.


• Carlo Rovelli ; Par-delà le visible - La réalité du monde physique et la gravité quantique, Odile Jacob (2015), ISBN 9782738132154. Ouvrage de vulgarisation. Présentation de l'éditeur.


• Lee Smolin ; Three roads to quantum gravity, Weidenfeld & Nicholson (London-2000). Ouvrage de vulgarisation. Google Books.


• Carlo Rovelli et Francesca Vidotto ; Covariant Loop Quantum Gravity - An Elementary Introduction to Quantum Gravity and Spinfoam Theory, Cambridge University Press (2014), ISBN 9781107069626. Livre d'introduction "élémentaire". Présentation de l'éditeur.


• Rodolfo Gambini et Jorge Pullin ; A First Course in Loop Quantum Gravity, Oxford University Press (2012), ISBN 978-0-19-959075-9. Autre livre d'introduction "élémentaire". Présentation de l'éditeur et Google Books


• Carlo Rovelli ; Quantum Gravity, Cambridge University Press (2004), ISBN 978-0-5218-3733-2. Le livre de référence. Présentation de l'éditeur.


• Thomas Thiemann ; Modern Canonical Quantum General Relativity, Cambridge University Press (2007), ISBN 978-0-5218-4263-1. Complément plus mathématique de l'ouvrage précédent. Présentation de l'éditeur.

Revues

• How Far Are We from the Quantum Theory of Gravity? : article de synthèse écrit par R. P. Woodard (University of Florida) publié dans Reports on Progress in Physics 72 (2009), 126002. Les 40 premières pages (sur 106) détaillent de façon pédagogique les conflits qui apparaissent lorsqu'on marie "naïvement" la théorie de la gravitation d'Einstein et la théorie quantique.
  


• Loop quantum gravity : article de revue écrit par Carlo Rovelli (Centre de Physique Théorique de Marseille). Les articles publiés sur le site Living Reviews in Relativity de l'Institut Max-Planck pour la Gravitation sont régulièrement remis à jour.
  


• Introduction to modern canonical quantum general relativity : article de revue écrit par Thomas Thiemann (Albert Einstein Institute) en Octobre 2001.
  


• Introductory lectures to loop quantum gravity : cours écrit par Pietro Doná et Simone Speziale, donné à la 3eme Ecole de Physique Theorique de Jijel, Algeria, 26 Sep -- 3 Oct, 2009.
  


• The quest for quantum gravity : un article de vulgarisation basé sur des interviews avec Abhay Ashtekar, Chris Isham et Edward Witten, écrit par Gary K. Au (University of Melbourne, Australia) en Juin 1995.
  


• How far are we from the quantum theory of gravity ? : un article de synthèse écrit en Mars 2003 par Lee Smolin (Perimeter Institute for Theoretical Physics)
  


• An invitation to loop quantum gravity : un article de synthèse écrit en Aout 2004 par Lee Smolin (Perimeter Institute for Theoretical Physics) pour la Review of Modern Physics
  


• Quantum gravity: General Introduction and Recent Developments : article de revue écrit par Claus Kiefer à paraitre dans Annalen den Physyk (2005) .
  


• Quantum gravity: a progress report : article de revue écrit par Steven Carlip (University of California) publié dans Report on Progress in Physics 64 (2001) 885.
  


• Loop quantum gravity: an outside view : article de revue écrit par Hermann Nicolai, Kasper Peeters & Marija Zamaklar en Janvier 2005.
  


• Notes for a brief history of quantum gravity : l'histoire de la gravitation quantique des années 1930 à nos jours. Un article écrit par Carlo Rovelli (Centre de Physique Théorique de Marseille).
  


• Quantum spacetime: what do we know ? : article de vulgarisation écrit par Carlo Rovelli (Centre de Physique Théorique de Marseille, France) pour l'ouvrage "Physics meets philosophy at the Panck scale".
  


• The century of the incomplete revolution: searching for general relativistic quantum field theory : un article de synthèse écrit par Carlo Rovelli (Centre de Physique Théorique de Marseille) pour le numéro spécial "An 2000" du Journal of Mathematical Physics américain.
  


• The Classical and Quantum Mechanics of Systems with Constraints : article de revue sur la théorie de Dirac-Bergmann de la quantification des systèmes avec contraintes, écrit par Sanjeev Seahra en 2002. Cette théorie est essentielle pour la quantification canonique de la relativité générale, en raison de son invariance de jauge.
  


• Rosenfeld, Bergmann, Dirac and the Invention of Constrained Hamiltonian Dynamics : un article de Donald C. Salisbury (Austin College) sur certains aspects historiques du développement de la théorie de la quantification des systèmes avec contraintes. Publié dans les Proceedings of the Eleventh Marcel Grossmann Meeting (Berlin-2006).
  


• Peter Bergmann and the invention of constrained Hamiltonian dynamics : un article de Donald C. Salisbury (Austin College) sur certains aspects historiques du développement de la théorie de la quantification des systèmes avec contraintes. Publié dans les Proceedings of the Seventh International Conference on the History of General Relativity (Tenerife-2005).
  


• Prima facie questions in quantum gravity : un article écrit par Chris Isham (Imperial College) en 1993.
  


• Structural issues in quantum gravity : un article écrit par Chris Isham (Imperial College) pour la conférence GR14 de Florence en 1995.