Centre de Physique Théorique

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Groupe « Interactions fondamentales »

Le Groupe « Interactions fondamentales » réunit les équipes :

On admet aujourd’hui que la physique dans toute sa complexité, allant des échelles subnucléaires de l’ordre de $10^{-20}$ m, aux échelles cosmologiques de l’ordre de $10^{26}$ m, est comprise en termes de trois interactions fondamentales : les forces gravitationnelles, électrofaibles et fortes. Malgré l’énorme écart dans les échelles, ces forces sont décrites de façon cohérente par des théories similaires basées sur les deux révolutions conceptuelles de la physique du XXième siècle, la théorie de la relativité et la mécanique quantique. Les modèles construits utilisent la théorie des champs, la géométrie et la théorie des groupes.

L’étude mathématique de ces théories, et de leurs généralisations, sont étudiées dans notre groupe, et plus particulièrement au sein de l’équipe « Géométrie, Physique et Symétries » .

L’équipe « Particules » est spécialisée dans la confrontation des modèles et des résultats expérimentaux aux échelles subnucléaires, plus particulièrement les simulations numériques à grande échelle de la chromodynamique quantique sur réseau, les théories de champs effectives, les expériences de précision à basse énergie, et les recherches sur la matière noire.

Au cours des vingt-cinq dernières années, la cosmologie a engrangé de façon remarquable des observations qui remettent en cause les modèles jusque-là admis.
Notre équipe « Cosmologie » se concentre sur les deux énigmes principales : l’expansion accélérée de l’univers, et les anomalies observées dans la dynamique et la manière dont la matière s’amalgame aux échelles cosmologiques.

La cohérence évoquée plus haut est en fait incomplète : malgré l’intense effort fourni par de nombreux physiciens depuis les deux révolutions majeures du XXième, il n’y a toujours pas de description quantique de la gravitation. L’équipe « Gravité Quantique » a relevé ce défi et se situe à la pointe de la recherche au niveau mondial. Parmi ses thèmes de recherche, citons la physique du Big Bang et la phénoménologie au centre des trous noirs.

  • Physique des particules

    En lien avec les expériences de physique des particules et la recherche de matière sombre, nous testons les limites du Modèle standard et explorons des modèles de physique fondamentale nouvelle qui pourraient expliquer certaines de ses lacunes.

  • Géométrie, Physique et Symétries

    Nos activités concernent la description mathématique des lois physiques, en particulier les interactions fondamentales. Elles font émerger de nouvelles structures mathématiques ou peuvent avoir des applications physiques immédiates.

  • Cosmologie

    En étudiant la structure de l’espace-temps à l’échelle cosmique, nous cherchons à comprendre des phénomènes énigmatiques, comme l’accélération de l’expansion de l’univers (énergie sombre) ou les anomalies dans le mouvement et la distribution de matière dans l’univers (matière noire).

  • Gravité quantique

    Notre équipe étudie les propriétés quantiques de la gravité, c’est à dire les aspects quantiques du temps et de l’espace. Elle est leader dans l’approche à boucles, appliquée à la cosmologie et aux trous noirs, pour chercher des confirmations expérimentales.

Agenda

juillet 2020 :

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