Problèmes récemment résolus en physique

Physique générale / physique quantique

• Une expérience de test de Bell sans ambiguïté (1970-2015): réalisée en octobre 2015, des scientifiques du Kavli Institute of Nanoscience ont signalé que l’échec de l’hypothèse des variables cachées locales est soutenu au niveau de confiance de 96% sur la base d’une ambiguïté – étude de test de Bell gratuit. Ces résultats ont été confirmés par deux études statistiquement significatives sur 5 écarts types qui ont été publiées en décembre 2015.
• Existence de la foudre en boule (1638-2014): en janvier 2014, des scientifiques de la Northwest Normal University de Lanzhou, en Chine, ont publié les résultats des enregistrements réalisés en juillet 2012 du spectre optique de ce que l’on pensait être un éclair de boule naturel réalisé au cours de l’étude de la foudre ordinaire nuage-sol sur le plateau chinois du Qinghai. À une distance de 900 m, un total de 1,3 seconde de vidéo numérique de la foudre de la boule et de son spectre a été réalisé, de la formation de la foudre de la boule après que la foudre ordinaire a frappé le sol, jusqu’à la désintégration optique de le phénomène. On pense que les éclairs de boule enregistrés sont des éléments de sol vaporisés qui s’oxydent ensuite rapidement dans l’atmosphère. La nature de la vraie théorie n’est toujours pas claire.
• Créer un condensat de Bose-Einstein (1924–1995): Les bosons composites sous forme de vapeurs atomiques diluées ont été refroidis jusqu’à dégénérescence quantique en utilisant les techniques de refroidissement laser et de refroidissement par évaporation.

Cosmologie et relativité générale

• Existence d’ondes gravitationnelles (1916-2016): Le 11 février 2016, l’équipe Advanced LIGO a annoncé qu’elle avait détecté directement les ondes gravitationnelles d’une paire de trous noirs fusionnant, ce qui était également la première détection d’un trou noir binaire stellaire.
• Solution numérique pour le trou noir binaire (1960-2005): La solution numérique du problème des deux corps en relativité générale a été obtenue après quatre décennies de recherche. En 2005 (annus mirabilis de la relativité numérique) lorsque trois groupes ont mis au point les techniques de rupture.
• Problème d’âge cosmique (années 1920 à 1990): L’âge estimé de l’univers était d’environ 3 à 8 milliards d’années plus jeune que les estimations de l’âge des étoiles les plus anciennes de la Voie lactée. De meilleures estimations des distances aux étoiles et la reconnaissance de l’accélération de l’expansion de l’univers ont rapproché les estimations d’âge.

Physique des hautes énergies / physique des particules

• Existence de pentaquarks (1964-2015): En juillet 2015, la collaboration LHCb au CERN a identifié des pentaquarks dans le canal Λ⁰_b → J/ψK⁻p, qui représente la désintégration du baryon lambda inférieur (Λ⁰_b) en un méson J/ψ, un kaon (K⁻) et un proton (p). Les résultats ont montré que parfois, au lieu de se désintégrer directement en mésons et baryons, le Λ⁰_b désintégré via des états pentaquark intermédiaires. Les deux états, nommés P⁺_c(4380) et P⁺_c(4450), avait des significations statistiques individuelles de 9σ et 12σ, respectivement, et une signification combinée de 15σ – assez pour revendiquer une découverte formelle. Les deux états de pentaquark ont ​​tous deux été observés se désintégrant fortement en J/ψp, et doivent donc avoir une teneur en quark de valence de deux quarks up, un quark down, un quark charme et un quark anti-charme (uudcc), ce qui en fait des pentaquarks charmonium.
• Existence de plasma quark-gluon, une nouvelle phase de la matière a été découverte et confirmée dans des expériences au CERN-SPS (2000), au BNL-RHIC (2005) et au CERN-LHC (2010).
• Boson de Higgs et rupture de symétrie électrofaible (1963–2012): Le mécanisme responsable de la rupture de la symétrie de jauge électrofaible, donnant la masse aux bosons W et Z, a été résolu avec la découverte du boson de Higgs du modèle standard, avec les couplages attendus à les bosons faibles. Aucune preuve d’une solution dynamique forte, telle que proposée par technicolor, n’a été observée.
• Origine de la masse de la plupart des particules élémentaires: Résolue avec la découverte du boson de Higgs, ce qui implique l’existence du champ de Higgs donnant la masse à ces particules.

Astronomie et astrophysique

• Origine du sursaut gamma court (1993–2017): À partir de la fusion d’étoiles à neutrons binaires, produisent une explosion de kilonova et un sursaut gamma court GRB 170817A a été détecté à la fois dans les ondes électromagnétiques et dans l’onde gravitationnelle GW170817.
• Problème de baryon manquant (1998-2017): proclamé résolu en octobre 2017, les baryons manquants étant localisés dans le gaz intergalactique chaud.
• Sursauts gamma de longue durée (1993–2003): Les sursauts de longue durée sont associés à la mort d’étoiles massives dans un type spécifique d’événement de type supernova communément appelé collapsar. Cependant, il existe également des GRB de longue durée qui montrent des preuves contre une supernova associée, comme l’événement Swift GRB 060614.
• Problème des neutrinos solaires (1968–2001): résolu par une nouvelle compréhension de la physique des neutrinos, nécessitant une modification du modèle standard de la physique des particules, en particulier l’oscillation des neutrinos.
• Nature des quasars (années 1950-1980): La nature des quasars n’a pas été comprise pendant des décennies. Ils sont maintenant acceptés comme un type de galaxie active où l’énorme production d’énergie résulte de la chute de matière dans un trou noir massif au centre de la galaxie.

Physique nucléaire

• Existence de plasma quark-gluon, une nouvelle phase de la matière a été découverte et confirmée dans des expériences au CERN-SPS (2000), au BNL-RHIC (2005) et au CERN-LHC (2010).
• Température Hagedorn reconnue comme la température de transformation de phase entre la phase hadronique confinée et la phase déconfinée de la matière.

Physique de la matière condensée

Possibilité de supraconducteurs à température ambiante. Certains sont désormais fabriqués, mais nécessitent des pressions élevées. La question qui reste ouverte est de savoir si on peut être fabriqué à la pression atmosphérique.

Problèmes résolus rapidement

• Existence de cristaux de temps (2012-2016): En 2016, l’idée de cristaux de temps a été proposée par deux groupes indépendamment: Khemani et al. et Else et al. Ces deux groupes ont montré que dans de petits systèmes désordonnés et périodiques dans le temps, on peut observer le phénomène des cristaux de temps. Norman Yao et al. a étendu les calculs pour un modèle (qui a les mêmes caractéristiques qualitatives) dans l’environnement de laboratoire. Cela a ensuite été utilisé par deux équipes, un groupe dirigé par Christopher Monroe à l’Université du Maryland et un groupe dirigé par Mikhail Lukin à l’Université Harvard, qui ont tous deux été en mesure de montrer des preuves de cristaux de temps dans le laboratoire, montrant que pendant de courtes périodes les systèmes ont présenté une dynamique similaire à celle prévue.
• Crise de sous-production de photons (2014-2015): Ce problème a été résolu par Khaire et Srianand. Ils montrent qu’un taux de photoionisation métagalactique multiplié par 2 à 5 peut être facilement obtenu en utilisant des observations de quasar et de galaxie mises à jour. Des observations récentes de quasars indiquent que la contribution des quasars aux photons ultraviolets est un facteur 2 plus grande que les estimations précédentes. La contribution révisée de la galaxie est un facteur 3 de plus. Ces derniers résolvent ensemble la crise
• Anomalie d’Hipparcos (1997–2012): Le satellite de collecte de parallaxe de haute précision (Hipparcos) a mesuré la parallaxe des Pléiades et déterminé une distance de 385 années-lumière. Ceci était significativement différent des autres mesures effectuées au moyen de la mesure de la luminosité réelle à apparente ou de la magnitude absolue. L’anomalie était due à l’utilisation d’une moyenne pondérée lorsqu’il existe une corrélation entre les distances et les erreurs de distance pour les étoiles en amas. Il est résolu en utilisant une moyenne non pondérée. Il n’y a pas de biais systématique dans les données Hipparcos en ce qui concerne les amas d’étoiles.
• Anomalie des neutrinos plus rapides que la lumière (2011-2012): En 2011, l’expérience OPERA a observé par erreur des neutrinos semblant voyager plus vite que la lumière. Le 12 juillet 2012, OPERA a mis à jour son article en intégrant les nouvelles sources d’erreurs dans ses calculs. Ils ont trouvé un accord entre la vitesse du neutrino et la vitesse de la lumière.
• Anomalie de Pioneer (1980–2012): Il y a eu une déviation dans les accélérations prévues du vaisseau spatial Pioneer à la sortie du système solaire. On pense que cela est le résultat d’une force de recul thermique non prise en compte auparavant.