Quand, à la fin du XIXe siècle, un jeune Max Planck a exprimé devant un professeur de physique son désir de se consacrer à la discipline, J’ai reçu la réponse qu’il ne reste plus de grandes choses pour apprendre: dès que possible, un physicien à ce moment-là était de clarifier des détails mineurs. Cependant, Planck n’était pas autorisé à intimider. Quelques années plus tard, ses enquêtes ont donné au pistletazo à la mécanique quantique de départ et, avec elle, ont contribué à changer l’image du monde pour toujours.
aujourd’hui est un fait indiscutable que la physique a une longue façon d’aller. En fait, plus les plus grands physiciens s’accumulent semblent être les mystères auxquels ils sont confrontés. Ci-dessous nous présentons nos dix énigmes préférées de la physique actuelle.
10. Rayons cosmiques ultra-anégerous
de l’espace extérieure d’innombrables particules atteignent des terres. Bien que ce phénomène soit connu depuis un certain temps, certains d’entre eux sont dont l’énergie défie toute la proportion. En 1991, une expérience de l’Utah a détecté les traces dont il s’appuierait plus tard comme « particule d’OGM », par les initiales de l’expression anglaise oh mon Dieu! (« Oh, mon Dieu! »): Une particule avec une énergie de 320 exaélectrons (320 × 1018 ev), la même qui aurait une balle de tennis rapide. Heureusement, de telles particules apparaissent avec très basse fréquence et, lorsqu’elles atteignent notre planète, elles sont freinées par l’atmosphère.
On croyait que les rayons cosmiques habituels (avec des milliards d’énergies de mineurs) ils génèrent en supernova Restes, explosions stellaires et autres phénomènes astrophysiques violents. Ceux avec une plus grande énergie, cependant, procéderaient à des accélérateurs galactiques non identifiés. Il y a quelques années, une étude a révélé que ces particules ultra-rapides semblaient provenir d’une zone concrète du ciel dans laquelle, cependant, il ne semblait toutefois pas être une source identifiable. Aujourd’hui, le mystère des particules les plus énergiques du cosmos est toujours ouverte.
9. Superconducteurs à haute température
Les supraconducteurs à haute température occupent des physiciens depuis plus de 30 ans. Comme les supraconducteurs traditionnels, ces matériaux transportent de l’électricité sans résistance. Cependant, ils le font à des températures auxquelles, en principe, ce phénomène ne doit pas se produire.
Lorsque le courant électrique coule dans nos câbles, une partie de l’énergie est toujours perdue. Cela ne se produit pas dans des matériaux supraconducteurs, qui peuvent mener l’électricité sans offrir une résistance chaque fois qu’ils refroidissent à des températures proches de zéro absolu. Dans ce cas, le principe sous-jacent est bien compris: le phénomène est basé sur la formation de paires d’électrons, connu sous le nom de « paires de coopératives », qui sont générées à des températures très basses et permettent à l’électricité de circuler sans pertes. D’autre part, dans des supraconducteurs à haute température, le mécanisme responsable reste non identifié.
Aujourd’hui, l’utilisation de ces matériaux est limitée. Le terme « haute température » est relatif, car il fait référence à des températures beaucoup plus importantes que celles que le phénomène apparaît généralement, mais que, dans tous les cas, restent très bas (de l’ordre de 140 degrés inférieurs à zéro). Malgré tout, comprendre la supraconductivité à haute température pourrait ouvrir la porte à de nouvelles applications et, dans certaines conditions particulières, fournir peut-être une alternative aux pilotes traditionnels. 
Les trous noirs
Les trous noirs peuvent être décrits comme des puits sombres qui avalent tout ce qui les tombe pour toujours. Des astronomes étonnants ont des signes clairs de leur existence. Cependant, sa dernière description en termes physiques reste tout un mystère.
Ces étoiles sont formées lorsqu’une étoile beaucoup plus massive que le soleil épuise son carburant et s’effondre par effet de son propre poids. Selon la théorie de la relativité générale d’Einstein, des trous noirs déforment la géométrie de l’espace environnant à une étendue que rien qui puisse jamais sortir en eux. Mais ce phénomène constitue l’origine d’un problème grave. Selon la mécanique quantique, les informations d’un système physique ne peuvent jamais être perdues. Cela signifie que, du moins en principe, il doit toujours être possible de reconstruire la dernière configuration d’un système de particules à partir de son état actuel. Cependant, que se passe-t-il si les particules et toutes vos informations disparaissent pour toujours?
Ce paradoxe a conduit certains physiciens à remettre en question l’existence de trous noirs et affirment que leurs propriétés pourraient être très différentes de celles que la relativité générale prédit. Pour sa part, d’autres ont essayé de résoudre le problème en faisant appel aux propriétés quantiques du spacetime. Les idées à ce sujet abondent. Quoi qu’il en soit, le problème est considéré comme des décennies comme l’un des plus ardues que la physique théorique est confrontée. 
7. Turbulence
La turbulence – le phénomène responsable de l’apparition des tourbillons ou des tornades dans les gaz et les liquides, par exemple – il a été démontré qu’il s’agissait d’un os de soluré incroyablement dur. Il y a des décennies, les physiciens essaient de le modeler, jusqu’à présent sans trop de succès. Que la difficulté théorique collecte avec la vie quotidienne du phénomène: la turbulence apparaît lorsque le vent souffle, bouillir de l’eau ou retirez le lait du café, parmi de nombreux autres exemples.
La turbulence appartient au type de phénomènes connus sous le nom de « Non linéaire », parmi lesquels les phénomènes chaotiques sont également inclus. Les systèmes de ce type sont extrêmement sensibles aux changements dans les conditions initiales, en ce sens qu’une petite modification de l’état du système peut modifier complètement son évolution ultérieure. Parmi d’autres raisons, cette propriété empêche de prédire le comportement à long terme d’un fluide turbulent.
Très bien, les physiciens continuent de rechercher des lois universelles pour décrire la turbulence. Une description générale pourrait être appliquée dans une infinité de domaines: des prévisions météo à la minimisation de la résistance aérodynamique ou de phénomènes beaucoup plus exotiques, tels que la formation de galaxies. 
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6. L’inconnu de la gravité
sans gravité notre univers n’existerait pas. Ses effets sont évidents: c’est la force qui nous maintient collé à la terre, ce qui fait tourner les planètes autour du soleil et celui qui cohède les galaxies. Cependant, les mécanismes qui sous-tendent cette interaction fondamentale continuent d’être un mystère.
Au XVIIe siècle, Isaac Newton a établi que deux masses étaient du tout attachées les unes aux autres au moyen d’une force qui apparaissait entre elles. Cependant, au début du siècle dernier, Einstein a montré qu’il s’agissait d’un phénomène beaucoup plus complexe: selon la théorie de la relativité générale, la matière et l’énergie déforment la géométrie de l’espace et du temps, et cela affecte la manière dont les corps voisins se déplacent . L’une des prévisions de la théorie de l’Einstein est l’existence d’ondes gravitationnelles: les déformations de l’espacement générées par de grandes masses en mouvement et qui sont propagées à la vitesse de la lumière. Il y a quelques années, et après plusieurs décennies de recherche, l’expérience des États-Unis a pu les détecter pour la première fois.
Cependant, contrairement à ce qui se passe avec les trois autres forces fondamentales de la nature, les physiques n’ont pas Pourtant, a été en mesure de détecter Graviton, la particule quantique hypothétique responsable de la transmission d’une interaction gravitationnelle. Le fait que la gravité soit de nombreuses ordres de grandeur plus faible que les autres interactions de la nature provoquent que les particules pratiquement impossibles à détecter. Un autre grand mystère de gravité est précisément que: pourquoi son intensité est si faible comparée à celles des autres forces fondamentales. Avec tant de questions et si peu de réponses, la gravité reste l’une des plus grandes énigmes de la physique contemporaine. 
5. Avez-vous l’univers plus les dimensions?
L’espace ordinaire a trois dimensions: haut-bas, arrière et gauche-droite. Cependant, rien ne l’empêche d’en avoir plus. La théorie des cordes, par exemple, prédit une spacethe dix dimensions: neuf plus temps, il est impossible de visualiser mais parfaitement possible du point de vue mathématique. En fait, l’idée que l’univers pourrait avoir plus de dimensions que nous ne pouvons voir n’est pas nouvelle, mais elle remonte à la vingtaine du siècle dernier.
mais, s’il existe, comment ces dimensions supplémentaires seraient-elles Et pourquoi ne les perçons-nous pas? La réponse habituelle est que ce serait des dimensions microscopiques, mais apparentes à des échelles beaucoup plus basses que nous pouvons actuellement résoudre avec nos meilleures expériences. D’autres possibilités impliquent de donner un abri à d’autres univers. Jusqu’à présent, cependant, ni les grands accélérateurs de particules ni d’autres expériences n’ont réussi à obtenir des signes de dimensions supplémentaires. 
4. Matériau sombre et énergie
Les corps célestes familiers ne sont pas plus qu’une petite fraction de tout ce qui existe.Selon toutes les observations et modèles, les radiations et la matière que nous connaissons (lumière et atomes qui composent des planètes, des étoiles et de tout le reste que nous pouvons voir) donneraient à peine 5% de la teneur en énergie totale de l’univers. Le reste est composé de deux agents de nature inconnue, connue sous le nom de matière noire et d’énergie sombre.
Cette hypothèse est basée sur des observations astronomiques. Par exemple, la vitesse à laquelle les étoiles tournent dans les galaxies devraient les faire désintégrer, quelque chose qui ne se produit toutefois pas. Pour l’expliquer, les physiciens postulent que les galaxies sont immergées dans d’énormes nuages formés par une sorte de matière invisible. Jusqu’à présent, toutefois, personne ne sait ce que cette « matière noire » est composée, ce qui donnerait un compte de 25% de l’énergie présente dans le Cosmos. Les postulats hypothèses les plus couramment formés par des particules élémentaires qui n’absorbent ni n’émettent de la lumière, bien que jusqu’à présent, aucune expérience n’a été capable de les détecter.
mais le mystère ne s’arrête pas là. La majeure partie de l’énergie du cosmos correspond à l’énergie sombre, l’agent mystérieux auxquels les physiciens attribuent l’expansion accélérée de l’univers. L’énergie noire contrecarrerait la force de la gravité (qui aurait tendance à arrêter l’expansion cosmique) et, selon tous les calculs, serait responsable de 70% de toutes les énergies présentes dans l’univers actuel. 
3. Une théorie unifiée
De nombreux physiciens, Einstein incluse, rêvait de la possibilité de formuler une théorie à partir de laquelle toutes les lois de la nature pouvaient être dérivées. Et bien que jusqu’à présent, toutes les tentatives ont été infructueuses, peu de chercheurs sont convaincus que cette théorie finale devrait exister.
Une grande étape dans cette direction provient des appels « de grandes théories d’unification » (gut, pour son acronyme En anglais), qui ont fourni des modèles qui aspirent à décrire avec certaines règles de base trois des quatre interactions fondamentales de la nature: nucléaires électromagnétiques, désintégrations radioactives et nucléaires forts (responsables de la conservation des noyaux des atomes ensemble). Étant donné que ces trois interactions ont une description mathématique similaire, de nombreux physiciens croient probablement qu’ils peuvent être dérivés d’une seule théorie.
Cependant, une véritable « théorie de tous » devrait également expliquer la gravité. Aujourd’hui, le candidat le plus populaire est la théorie des cordes, ainsi qu’une généralisation hypothétique de sa théorie M. comme pour une explication quantique de la gravité, une alternative à la théorie des cordes est la gravité quantique des boucles. Cependant, toutes les tentatives prises jusqu’à présent continuent de faire face à de grands problèmes théoriques et expérimentaux. En fait, cela pourrait bien se produire qu’une théorie de telles caractéristiques n’existait pas. 
2. La description quantique de la réalité
Dans certaines conditions, les particules quantiques semblent être connectées les unes aux autres, même s’ils sont séparés par de grandes distances. Ce phénomène, appelé entrelacé, a été cemiquement qualifié par Einstein comme « action de distance fantomatique ». Lorsque deux particules sont entrelacées, les mesures effectuées sur l’une d’entre elles permettent de prédire les propriétés de leur partenaire, même si cela est loin et l’une et l’autre ne peut plus être interagi. D’autre part, les particules quantiques ne semblent pas avoir des propriétés bien définies tant que celles-ci ne sont pas mesurées dans une expérience: avant une mesure, un système quantique n’est décrit que en termes de probabilités.
par des étrangers Cela peut sembler, ces propriétés ont été vérifiées encore et encore dans toutes sortes d’expériences. Cependant, il n’y a pas de consensus clair sur la notion de réalité physique sous-tend ces phénomènes. La réalité dépend de la façon dont nous enquêtons? Y a-t-il d’autres univers dans lesquels différentes probabilités quantiques se matérialisent? L’interprétation habituelle de la fonction d’onde est-elle correcte? Quoi qu’il en soit, la mécanique quantique semble cibler les limites de notre compréhension: à son niveau fondamental, l’univers semble avoir une structure complètement différente à partir de laquelle notre expérience quotidienne nous dit. 
1. Le début et la fin du cosmos
Comment tout a commencé? Comment ça va se terminer? Y a-t-il le début et la fin? Les philosophes ne sont pas les seuls à traiter avec de tels problèmes. Pour de nombreux chercheurs, le passé et l’avenir de l’univers sont les mystères les plus élémentaires de la physique.La théorie de la grande explosion vise à tout – materia, énergie, espace et temps – aurait provenant d’un état de densité infini connue sous le nom de « singularité ». Cependant, jusqu’à présent, personne n’a trouvé une description physique satisfaisante de cet état initial d’hypothèse ou la première fraction d’une seconde après la grande explosion.
En ce qui concerne la destination de l’univers, les réponses disponibles ne sont pas beaucoup haut. Une chose est vraie: à ce moment-là, le cosmos se développe à une vitesse croissante. Cela peut ne jamais s’arrêter, mais cela pourrait également évoluer vers un état final stationnaire ou même inverser sa dynamique actuelle et se retrouver dans une « grande implosion », après quoi tout pourrait recommencer. Si tel est le cas, cela pourrait répondre à la question de ce qui était avant la grande explosion.
Janosch Deeg