Whoa, dude.
Waoh, mec. Regarde un peu ces équations d'enfer. Cool.
(Laughter)
Check out those killer equations. Sweet. Actually, for the next 18 minutes I'm going to do the best I can to describe the beauty of particle physics without equations. It turns out there's a lot we can learn from coral. A coral is a very beautiful and unusual animal. Each coral head consists of thousands of individual polyps. These polyps are continually budding and branching into genetically identical neighbors. If we imagine this to be a hyperintelligent coral, we can single out an individual and ask him a reasonable question. We can ask how exactly he got to be in this particular location compared to his neighbors -- if it was just chance, or destiny, or what?
A vrai dire, pendant les prochaines 18 minutes je vais m'appliquer à décrire la beauté de la physique, sans équations. Les coraux ont beaucoup à nous apprendre. Le corail est un animal à la fois très beau et très inhabituel. Chaque tête de corail est constituée de milliers de polypes distincts. Ces polypes bourgeonnent et se ramifient en permanence donnant naissance à des voisins génétiquement identiques. En imaginant que les coraux sont des êtres hyper-intelligents il est possible d'en choisir un et de lui poser une question tout à fait raisonnable. On peut lui demander comment il a fait pour se retrouver en ce lieu précis plutôt qu'à la place d'un de ses voisins. Si c'était juste la chance, le destin, ou autre chose ?
Now, after admonishing us for turning the temperature up too high, he would tell us that our question was completely stupid. These corals can be kind of mean, you see, and I have surfing scars to prove that. But this polyp would continue and tell us that his neighbors were quite clearly identical copies of him. That he was in all these other locations as well, but experiencing them as separate individuals. For a coral, branching into different copies is the most natural thing in the world.
Après nous avoir reproché le réchauffement planétaire, il nous dirait que notre question est complètement stupide. Les coraux peuvent être plutôt méchants, j'ai des cicatrices qui le prouvent. Mais ce polype continuerait et nous dirait que ses voisins sont des copies clairement identiques à lui-même. Qu'il était dans tous ces autres lieux, mais qui les vivait à travers les autres. Pour un corail, se ramifier en plusieurs copies est la chose la plus naturelle du monde.
Unlike us, a hyperintelligent coral would be uniquely prepared to understand quantum mechanics. The mathematics of quantum mechanics very accurately describes how our universe works. And it tells us our reality is continually branching into different possibilities, just like a coral. It's a weird thing for us humans to wrap our minds around, since we only ever get to experience one possibility. This quantum weirdness was first described by Erwin Schrödinger and his cat. The cat likes this version better.
Contrairement à nous, un corail super-intelligent serait parfaitement préparé à comprendre la mécanique quantique. Les mathématiques de la mécanique quantique décrivent très précisément la façon dont notre univers fonctionne. Et elles nous disent que notre réalité bifurque continuellement vers de nouvelles possibilités ; tout comme le corail. C'est quelque chose d'étrange, difficile à imaginer puisque nous ne vivons jamais qu'une seule de ces possibilités. Cette étrangeté quantique fut d'abord décrite par Erwin Schrödinger et son chat. Le chat préfère cette version.
(Laughter)
(Rires)
In this setup, Schrödinger is in a box with a radioactive sample that, by the laws of quantum mechanics, branches into a state in which it is radiated and a state in which it is not.
Dans cette version, Schrödinger et un échantillon radioactif sont dans une boite. L'échantillon, selon les lois de la mécanique quantique, bifurque vers un état dans lequel il irradie et n'irradie pas.
(Laughter)
(Rires).
In the branch in which the sample radiates, it sets off a trigger that releases poison and Schrödinger is dead. But in the other branch of reality, he remains alive. These realities are experienced separately by each individual. As far as either can tell, the other one doesn't exist.
Si l'échantillon irradie il active un interrupteur qui relâche du poison et Schrödinger est mort. Mais dans une réalité alternative, il reste en vie. Ces réalités sont vécues séparément par chaque individu. En ce qui les concerne, l'autre n'existe pas.
This seems weird to us, because each of us only experiences an individual existence, and we don't get to see other branches. It's as if each of us, like Schrödinger here, are a kind of coral branching into different possibilities. The mathematics of quantum mechanics tells us this is how the world works at tiny scales. It can be summed up in a single sentence: Everything that can happen, does. That's quantum mechanics. But this does not mean everything happens. The rest of physics is about describing what can happen and what can't. What physics tells us is that everything comes down to geometry and the interactions of elementary particles. And things can happen only if these interactions are perfectly balanced.
Cette idée nous semble étrange parce que chacun de nous ne vit qu'une existence distincte des autres et il ne nous est pas offert de voir les autres possibilités. C'est comme si chacun de nous, tel Schrödinger ici, était une sorte de corail se ramifiant vers différentes possibilités. Les mathématiques de la mécanique quantique nous disent que le monde fonctionne ainsi au niveau de l'infiniment petit. Ce qui peut être résumé en une seule phrase : Tout ce qui peut se produire a lieu. C'est la mécanique quantique. Mais cela ne veut pas dire que tout se produit. Le reste des sciences physique décrit ce qui peut se passer et ce qui ne peut pas. Ce que la physique nous dit, c'est que tout se réduit à la géométrie et aux interactions entre particules élémentaires. Et rien ne peut se produire sans que ces interactions soient parfaitement équilibrées.
Now I'll go ahead and describe how we know about these particles, what they are and how this balance works. In this machine, a beam of protons and antiprotons are accelerated to near the speed of light and brought together in a collision, producing a burst of pure energy. This energy is immediately converted into a spray of subatomic particles, with detectors and computers used to figure out their properties. This enormous machine -- the Large Hadron Collider at CERN in Geneva -- has a circumference of 17 miles and, when it's operating, draws five times as much power as the city of Monterey. We can't predict specifically what particles will be produced in any individual collision. Quantum mechanics tells us all possibilities are realized. But physics does tell us what particles can be produced. These particles must have just as much mass and energy as is carried in by the proton and antiproton. Any particles more massive than this energy limit aren't produced, and remain invisible to us. This is why this new particle accelerator is so exciting. It's going to push this energy limit seven times beyond what's ever been done before, so we're going to get to see some new particles very soon.
Je vais maintenant expliquer comment nous connaissons ces particules, ce qu'elles sont, et comment cet équilibre fonctionne. Dans cette machine, un faisceau de protons et d'anti-protons sont accélérés pour atteindre une vitesse proche de celle de la lumière ils entrent en collision ce qui produit une décharge d'énergie pure. L'énergie est immédiatement convertie en une pulvérisation de particules subatomiques entourées de détecteurs et d'ordinateurs destinés à découvrir leur caractéristiques. Cette énorme machine, le Grand Collisionneur de Hadrons [LHC] est au CERN à Genève. Il a une circonférence de 27 kilomètres et, lorsqu'il fonctionne, utilise cinq fois plus d'énergie que la ville de Monterey. Nous ne pouvons pas prévoir précisément quelles particules seront produites lors d'une collision. Nous ne pouvons pas prévoir précisément quelles particules seront produites lors d'une collision. La mécanique quantique nous dit que toutes les possibilités se réaliseront. Mais la physique nous dit quelles sont ces possibilités. La somme masse-énergie des particules créées doit être celle du proton et de l'anti-proton combinés. Toute particule plus massive ne sera pas produite et restera invisible à nos yeux. C'est pourquoi ce nouvel accélérateur de particules est si passionnant. Il va repousser cette limite sept fois plus loin que ce qui a été jamais fait auparavant, donc nous allons voir de nouvelles particules très bientôt.
But before talking about what we might see, let me describe the particles we already know of. There's a whole zoo of subatomic particles. Most of us are familiar with electrons. A lot of people in this room make a good living pushing them around.
Mais avant de parler de ce que nous pourrions voir laissez-moi décrire les particules que nous connaissons déjà. Il y a tout un zoo de particules subatomiques. La plupart d'entre nous sont familiers des électrons. Beaucoup de gens dans cette pièce gagnent bien leur vie en les faisaint s'agiter. Beaucoup de gens dans cette pièce gagnent bien leur vie en les faisaint s'agiter.
(Laughter)
(Rires).
But the electron also has a neutral partner called the neutrino, with no electric charge and a very tiny mass. In contrast, the up and down quarks have very large masses, and combine in threes to make the protons and neutrons inside atoms. All of these matter particles come in left- and right-handed varieties, and have antiparticle partners that carry opposite charges. These familiar particles also have less familiar second and third generations, which have the same charges as the first but have much higher masses. These matter particles all interact with the various force particles. The electromagnetic force interacts with electrically charged matter via particles called photons. There is also a very weak force called, rather unimaginatively, the weak force ...
Mais l'électron a aussi un partenaire neutre nommé le neutrino, qui n'a pas de charge électrique et a une masse très petite. A l'inverse, les quarks up et down sont très massifs, et se combinent par trois pour faire des protons et des neutrons dans les atomes. et se combinent par trois pour faire des protons et des neutrons dans les atomes. Toutes ces particules de matière possèdent des versions gauche et droite, et des antiparticules partenaires porteurs de charges opposées. Ces particulies familières ont aussi des secondes et troisièmes générations, moins familières, qui ont les mêmes charges que les premières mais des masses bien supérieures. Ces particules interagissent toutes avec les différentes particules de force. La force électromagnétique interagit avec la matière chargée électriquement. via des particules appelées photons. Il y a aussi une force très faible appelée, sans imagination, la force faible, et qui interagit
(Laughter)
that interacts only with left-handed matter. The strong force acts between quarks which carry a different kind of charge, called color charge, and come in three different varieties: red, green and blue. You can blame Murray Gell-Mann for these names -- they're his fault. Finally, there's the force of gravity, which interacts with matter via its mass and spin.
seulement avec la matière gauche. La force forte agit entre les quarks qui possèdent un type de charge différent, nommée charge de couleur, et il en existe trois variétées: rouge, vert et bleu. Vous pouvez vous en prendre à Murray Gell-Mann pour ces noms - c'est de sa faute. Vous pouvez vous en prendre à Murray Gell-Mann pour ces noms - c'est de sa faute. Finalement il y a la force gravitationelle, qui interagit avec la matière en fonction de sa masse et son spin.
The most important thing to understand here is that there's a different kind of charge associated with each of these forces. These four different forces interact with matter according to the corresponding charges that each particle has. A particle that hasn't been seen yet, but we're pretty sure exists, is the Higgs particle, which gives masses to all these other particles. The main purpose of the Large Hadron Collider is to see this Higgs particle, and we're almost certain it will. But the greatest mystery is what else we might see. And I'm going to show you one beautiful possibility towards the end of this talk.
Le plus important est de comprendre qu'il y a un type de charge différent associé avec chacune de ces forces. Ces quatres forces interagissent avec la matière selon les charges que possède chaque particule. Une particule qui n'a pas encore été vue mais dont nous somme presque certains de l'existence est la particule de Higgs, qui donne leur masse à toutes les autres particules. La fonction principale du LHC est de voir cette particule de Higgs, et nous somme presque certains qu'il la verra. Mais le plus grand mystère, c'est ce que nous verrons d'autre. Et je vais vous présenter une magnifique possibilité vers la fin de cette présentation.
Now, if we count up all these different particles using their various spins and charges, there are 226. That's a lot of particles to keep track of. And it seems strange that nature would have so many elementary particles. But if we plot them out according to their charges, some beautiful patterns emerge. The most familiar charge is electric charge. Electrons have an electric charge, a negative one, and quarks have electric charges in thirds. So when two up quarks and a down quark are combined to make a proton, it has a total electric charge of plus one. These particles also have antiparticles, which have opposite charges. Now, it turns out the electric charge is actually a combination of two other charges: hypercharge and weak charge. If we spread out the hypercharge and weak charge and plot the charges of particles in this two-dimensional charge space, the electric charge is where these particles sit along the vertical direction. The electromagnetic and weak forces interact with matter according to their hypercharge and weak charge, which make this pattern. This is called the unified electroweak model, and it was put together back in 1967.
Bon, si nous comptons toutes les particules avec leur spins et leur charges, ça en fait 226. Ca fait beaucoup de particules à gérer et il semble étrange que la nature aie tant de particules élémentaires. Mais si nous les plaçons sur un graphe, en suivant leur charges de superbes motifs apparaissent. La charge la plus familière est la charge électrique. Les électrons ont une charge électrique négative. Et les quarks vont toujours par trois. Donc lorsque deux quarks hauts et un quark bas sont combinés pour faire un proton, celui-ci a une charge électrique totale de plus un. Les particules ont aussi des antiparticules qui ont des charges opposées. En fait, il se trouve que les charges électriques sont la combinaison de deux autres charges: l'hypercharge et la charge faible. Si nous séparons l'hypercharge et la charge faible et plaçons ces particules chargées dans cet espace à deux dimensions, la charge électrique indique là où ces particules se situent le long de l'axe vertical. La force électromagnétique et la force faible interagissent avec la matière selon leur hypercharge et leur charge faible, ce qui forme ce motif. selon leur hypercharge et leur charge faible, ce qui forme ce motif. C'est ce qu'on appelle le Modèle Electrofaible Unifié, et il fut construit en 1967.
The reason most of us are only familiar with electric charge and not both of these is because of the Higgs particle. The Higgs, over here on the left, has a large mass and breaks the symmetry of this electroweak pattern. It makes the weak force very weak by giving the weak particles a large mass. Since this massive Higgs sits along the horizontal direction in this diagram, the photons of electromagnetism remain massless and interact with electric charge along the vertical direction in this charge space. So the electromagnetic and weak forces are described by this pattern of particle charges in two-dimensional space. We can include the strong force by spreading out its two charge directions and plotting the charges of the force particles in quarks along these directions. The charges of all known particles can be plotted in a four-dimensional charge space, and projected down to two dimensions like this so we can see them.
C'est à cause de la particule de Higgs que la plupart d'entre nous connaissent la charge électrique et non ces deux autres. La particule de Higgs, ici à gauche, a une large masse et brise la symétrie de ce motif électrofaible. Elle rend la force faible très faible en donnant aux particules faibles une très grande masse. Puisque l'énorme Higgs se trouve le long de l'axe horizontal dans ce diagramme, les photons de l'électromagnétisme restes sans masse et interagissent avec la charge électrique le long de l'axe vertical dans cet espace des charges. Les forces électromagnétiques et faibles sont donc décrites dans un espace à deux dimensions par cette disposition de particules chargées. Nous pouvons inclure la force forte en séparant les deux directions de sa charge et en représentant les charges des particules de cette force par des quarks le long de ces directions. Les charges de toutes les particules connues peuvent être placées dans un espace de charges à quatre dimensions, et être ensuite projeté en deux dimensions, comme cela, afin que nous puissions le voir.
Whenever particles interact, nature keeps things in a perfect balance along all four of these charge directions. If a particle and an antiparticle collide, it creates a burst of energy and a total charge of zero in all four charge directions. At this point, anything can be created as long as it has the same energy and maintains a total charge of zero. For example, this weak force particle and its antiparticle can be created in a collision. In further interactions, the charges must always balance. One of the weak particles could decay into an electron and an antineutrino, and these three still add to zero total charge. Nature always keeps a perfect balance. So these patterns of charges are not just pretty. They tell us what interactions are allowed to happen. And we can rotate this charge space in four dimensions to get a better look at the strong interaction, which has this nice hexagonal symmetry. In a strong interaction, a strong force particle, such as this one, interacts with a colored quark, such as this green one, to give a quark with a different color charge -- this red one. And strong interactions are happening millions of times each second in every atom of our bodies, holding the atomic nuclei together.
Lorsque les particules interagissent, la nature maintient tout dans un équilibre parfait le long de ces quatre directions de charges. Si une particule et une antiparticule se rencontrent, cela créé une décharge d'énergie et une charge totale de zéro dans toutes ces directions de charges. Lors de cette collision, tout peut être créé tant que le résultat a la même énergie que celle dégagée et une charge totale de zéro. Par exemple, cette particule liée à la force faible et cette antiparticule peuvent être créées lors d'une collision. Les charges doivent aussi s'équilibrer dans toutes les interactions successives. L'une des particules faibles pourrait se décomposer en un électron et un antineutrino, L'une des particules faibles pourrait se décomposer en un électron et un antineutrino, et ces trois là ont toujours une charge totale nulle. La nature maintient toujours un équilibre parfait. Ces diagrammes ne sont donc pas seulement beaux à voir. Ils nous disent quelles interactions peuvent se produire. Et nous pouvons faire pivoter cette espace de charges à quatre dimensions pour mieux observer l'interaction forte qui a une belle symétrie hexagonale. pour mieux observer l'interaction forte qui a une belle symétrie hexagonale. La force forte fait interagir une particule liée à la force forte, telle que celle-ci, avec un quark de couleur, tel que le vert, là, pour produire un quark avec une nouvelle charge de couleur -- le rouge, ici. Et des interactions fortes se produisent par millions chaque seconde, dans chaque atome de nos corps, maintenant les noyaux atomiques en cohésion.
But these four charges corresponding to three forces are not the end of the story. We can also include two more charges corresponding to the gravitational force. When we include these, each matter particle has two different spin charges, spin-up and spin-down. So they all split and give a nice pattern in six-dimensional charge space. We can rotate this pattern in six dimensions and see that it's quite pretty. Right now, this pattern matches our best current knowledge of how nature is built at the tiny scales of these elementary particles. This is what we know for certain. Some of these particles are at the very limit of what we've been able to reach with experiments. From this pattern we already know the particle physics of these tiny scales -- the way the universe works at these tiny scales is very beautiful.
Mais ces quatre charges liées à ces trois forces ne terminent pas notre histoire. Mais ces quatre charges liées à ces trois forces ne terminent pas notre histoire. On peut aussi inclure deux charges de plus correspondant à la force gravitationnelle. On peut aussi inclure deux charges de plus correspondant à la force gravitationnelle. Lorsque nous les incluions, chaque particule de matière a deux charges de spin, spin-haut et spin-bas. Elles se divisent donc, et nous donnent un beau motif dans un espace de charges à six dimensions. On peut faire pivoter ce motif dans ses six dimensions et voir qu'il est plutôt joli. Pour le moment, ce motif correspond à la totalité de notre savoir sur la façon dont la nature est faite dans l'infiniment petit de ces particules élémentaires. C'est ce dont nous sommes certains. Certaines de ces particules constituent l'extrême limite de ce que nous avons pu atteindre grâce à l'expérimentation. Avec ce motif, nous connaissons la physique des particules à des échelles réduites. La façon dont l'univers fonctionne à ces petites échelles est vraiment magnifique.
But now I'm going to discuss some new and old ideas about things we don't know yet. We want to expand this pattern using mathematics alone, and see if we can get our hands on the whole enchilada. We want to find all the particles and forces that make a complete picture of our universe. And we want to use this picture to predict new particles that we'll see when experiments reach higher energies.
Je vais à présent parler d'idées, anciennes et nouvelles, au sujet de ce que nous ne savons pas encore. Nous voulons étendre ce motif en utilisant seulement les mathématiques, et voir si nous sommes capable de d'attrapper le tortilla sans rien faire tomber. Nous voulons trouver toutes les particules et toutes les forces afin de créer une représentation complète de notre univers. Et nous voulons utiliser cette représentation pour prédire quelles nouvelles particules nous observerons lorsque les expérimentations atteindront des niveaux d'énergie supérieurs.
So there's an old idea in particle physics that this known pattern of charges, which is not very symmetric, could emerge from a more perfect pattern that gets broken -- similar to how the Higgs particle breaks the electroweak pattern to give electromagnetism. In order to do this, we need to introduce new forces with new charge directions. When we introduce a new direction, we get to guess what charges the particles have along this direction, and then we can rotate it in with the others. If we guess wisely, we can construct the standard charges in six charge dimensions as a broken symmetry of this more perfect pattern in seven charge dimensions.
Donc il y a une vieille idée en physique des particules qui dit que ce motif bien connu, qui n'est pas très symétrique, émergerait peut-être d'un motif plus parfait qui a été brisé un peu comme la particule de Higgs supprimait la symétrie du diagramme électrofaible pour créer l'électromagnétisme. un peu comme la particule de Higgs supprimait la symétrie du diagramme électrofaible pour créer l'électromagnétisme. Pour cela il nous faut introduire de nouvelles forces avec de nouvelles directions de charge. Lorsque nous ajoutons une nouvelle direction, nous avons à deviner quelle charge ces particules ont le long de cette direction, et nous pouvons alors les faire pivoter avec les autres. Si nous devinons juste, nous pouvons présenter les charges standard à six dimensions comme une symétrie brisée d'un motif plus parfait à sept dimensions.
This particular choice corresponds to a grand unified theory introduced by Pati and Salam in 1973. When we look at this new unified pattern, we can see a couple of gaps where particles seem to be missing. This is the way theories of unification work. A physicist looks for larger, more symmetric patterns that include the established pattern as a subset. The larger pattern allows us to predict the existence of particles that have never been seen. This unification model predicts the existence of these two new force particles, which should act a lot like the weak force, only weaker.
Ce choix bien particulier correspond à une grande théorie unifiée introduite par Pati et Salam en 1973. Lorsque nous observons ce nouveau motif unifié, nous pouvons voir quelques trous où les particules semblent manquer. C'est ainsi que les théories unificatrices fonctionnent. Un physicien recherche des motifs plus grands, plus symétriques qui contiennent les motifs déjà établis en tant que sous-ensembles. Le motif plus large nous permet de prédire l'existence de particules qui n'ont jamais été vues. Ce modèle unifié prédit l'existence de ces deux nouvelles particules de force, qui devraient agir en grande partie comme la force faible, mais en beaucoup plus faible.
Now, we can rotate this set of charges in seven dimensions and consider an odd fact about the matter particles: the second and third generations of matter have exactly the same charges in six-dimensional charge space as the first generation. These particles are not uniquely identified by their six charges. They sit on top of one another in the standard charge space. However, if we work in eight-dimensional charge space, then we can assign unique new charges to each particle. Then we can spin these in eight dimensions and see what the whole pattern looks like. Here we can see the second and third generations of matter now, related to the first generation by a symmetry called "triality."
Nous pouvons maintenant faire pivoter cet ensemble de charges dans sept dimensions et observer un fait étranger au sujet des particules de matière: les deuxièmes et troisièmes générations de matière ont exactement les même charges, dans un espace à six dimensions, que celle de la première génération. Leur charge ne les identifie pas de façon certaine. Dans l'espace de charge standard, ils sont assis les uns sur les autres. Mais si nous travaillons dans un espace de charge à huit dimensions, nous pouvons alors assigner de nouvelles et uniques charges à chaque particule. Nous pouvons ensuite les faire pivoter dans huit dimensions et voir à quoi le motif ressemble. Ici, nous pouvons voir que les deuxième et troisièmes générations de matière sont maintenant liées à la première génération par une symétrie nommée trialité.
This particular pattern of charges in eight dimensions is actually part of the most beautiful geometric structure in mathematics. It's a pattern of the largest exceptional Lie group, E8. This Lie group is a smooth, curved shape with 248 dimensions. Each point in this pattern corresponds to a symmetry of this very complex and beautiful shape. One small part of this E8 shape can be used to describe the curved space-time of Einstein's general relativity, explaining gravity. Together with quantum mechanics, the geometry of this shape could describe everything about how the universe works at the tiniest scales. The pattern of this shape living in eight-dimensional charge space is exquisitely beautiful, and it summarizes thousands of possible interactions between these elementary particles, each of which is just a facet of this complicated shape.
Ce motif à huit dimensions est en fait une partie de l'une des plus belles structures géométriques des mathématiques. C'est un motif venu du groupe E8, le plus grand des groupes de Lie. Le groupe de Lie est forme douce et courbe à 248 dimensions. Chaque point de ce motif correspond à une symétrie contenue dans cette forme à la fois très complexe et très belle. Une petite partie de cette forme E8 peut être utilisée pour décrire l'espace-temps courbe de la relativité générale d'Einstein qui explique la gravité. pour décrire l'espace-temps courbe de la relativité générale d'Einstein qui explique la gravité. Avec la mécanique quantique, la géométrie de cette forme pourrait tout expliquer du fonctionnement de notre univers aux échelles les plus petites. Et le motif de cette forme à huit dimensions est incroyablement magnifique et il résume des milliers d'interactions possibles entre ces particules élémentaires, chacune d'entre elles étant juste une facette de cette forme compliquée.
As we spin it, we can see many of the other intricate patterns contained in this one. And with a particular rotation, we can look down through this pattern in eight dimensions along a symmetry axis and see all the particles at once. It's a very beautiful object, and as with any unification, we can see some holes where new particles are required by this pattern. There are 20 gaps where new particles should be, two of which have been filled by the Pati-Salam particles. From their location in this pattern, we know that these new particles should be scalar fields like the Higgs particle, but have color charge and interact with the strong force. Filling in these new particles completes this pattern, giving us the full E8.
Alors que nous la faisons pivoter, nous pouvons voir de nombreux autres motifs contenu dans celui-ci. Alors que nous la faisons pivoter, nous pouvons voir de nombreux autres motifs contenu dans celui-ci. Et une rotation particulière nous permet de voir au travers de ce motif à huit dimensions le long d'un axe de symétrie et nous voyons toutes les particules en même temps. C'est un très bel et objet, et comme dans toute unification on peut observer des trous là où de nouvelles particules sont requises par le motif. on peut observer des trous là où de nouvelles particules sont requises par le motif. Il y a 20 trous où de nouvelles particules devraient se trouver deux d'entre eux ont été remplis par les particules de Pati et Salam. D'après leur emplacement sur ce motif on devrait voir que ces nouvelles particules devraient être des champs scalaires, telle la particule de Higgs, mais devraient avoir une charge de couleur et devraient interagir avec la force forte. Ajouter ces nouvelles particules complète le motif, ce qui nous donne l'E8 complet.
This E8 pattern has very deep mathematical roots. It's considered by many to be the most beautiful structure in mathematics. It's a fantastic prospect that this object of great mathematical beauty could describe the truth of particle interactions at the smallest scales imaginable. And this idea that nature is described by mathematics is not at all new. In 1623, Galileo wrote this: "Nature's grand book, which stands continually open to our gaze, is written in the language of mathematics. Its characters are triangles, circles and other geometrical figures, without which it is humanly impossible to understand a single word of it; without these, one is wandering around in a dark labyrinth."
Ce motif E8 a des racines mathématiques très profondes. Il est considéré par beaucoup comme étant la plus belle structure des mathématiques. Il est considéré par beaucoup comme étant la plus belle structure des mathématiques. La possibilité que cette objet d'une grande beauté mathématique puisse décrire une vérité au sujet de l'interaction entre les particules au niveau de l'infiniment petit est fantastique. Et cette idée selon laquelle la nature est décrite par les mathématiques n'est pas entièrement nouvelle. En 1623 Galilée écrivit ceci: "Le grand livre de la nature, continuellement ouvert devant nos yeux, est écrit dans le language des mathématiques. Ses caractères sont les triangles, les cercles et d'autres figures géométriques, sans lequelle il est humainement impossible d'en comprendre un seul mot ; sans lequelle il est humainement impossible d'en comprendre un seul mot ; sans eux l'on ne fait que déambuler dans un sombre labyrinthe."
I believe this to be true, and I've tried to follow Galileo's guidance in describing the mathematics of particle physics using only triangles, circles and other geometrical figures. Of course, when other physicists and I actually work on this stuff, the mathematics can resemble a dark labyrinth. But it's reassuring that at the heart of this mathematics is pure, beautiful geometry. Joined with quantum mechanics, this mathematics describes our universe as a growing E8 coral, with particles interacting at every location in all possible ways according to a beautiful pattern. And as more of the pattern comes into view using new machines like the Large Hadron Collider, we may be able to see whether nature uses this E8 pattern or a different one.
Je tiens cette phrase pour vraie, j'ai essayé de suivre la voie de Galilée en décrivant les mathématiques de la physique des particules en utilisant uniquement des triangles, des cercles et d'autres figures géométriques. Bien sûr, lorsque d'autres physiciens et moi travaillons dans ce domaine, les mathématiques ressemblent plus à un sombre labyrinthe. Mais l'idée qu'au coeur de ces mathématiques se trouve une géométrie belle et pure est rassurante. Avec la mécanique quantique, ces mathématiques décrivent notre univers comme étant un corail E8 bourgeonnant, aux particules interagissant en tous les lieux et de toutes les façons possibles suivant un superbe motif. Et alors que le motif devient de plus en plus visible grâce à de nouvelles machines tel le Grand Accélérateur de Hadrons, nous pourrions être capable de déterminer si la nature utilise ce motif E8 ou un autre, différent.
This process of discovery is a wonderful adventure to be involved in. If the LHC finds particles that fit this E8 pattern, that will be very, very cool. If the LHC finds new particles, but they don't fit this pattern -- well, that will be very interesting, but bad for this E8 theory. And, of course, bad for me personally.
Ce processus de découverte est une aventure dont il est incroyable de faire partie. Si le LHC trouve des particules qui coïncident avec ce motif E8, ce serait très, très cool. Si le LHC trouve de nouvelles particules mais qu'elle ne coïncident pas avec ce motif -- eh bien, ça sera très intéressant, mais mauvais pour cette théorie de l'E8. Et bien sûr mauvais pour moi personellement.
(Laughter)
(Rires).
Now, how bad would that be? Well, pretty bad.
Mauvais à quel point? Eh bien, plutôt mauvais.
(Laughter)
(Rires).
But predicting how nature works is a very risky game. This theory and others like it are long shots. One does a lot of hard work knowing that most of these ideas probably won't end up being true about nature. That's what doing theoretical physics is like: there are a lot of wipeouts. In this regard, new physics theories are a lot like start-up companies. As with any large investment, it can be emotionally difficult to abandon a line of research when it isn't working out. But in science, if something isn't working, you have to toss it out and try something else.
Mais prédire ce que fait la Nature est un jeu risqué. Cette théorie et d'autres sont très fragiles. On travaille très dur tout en sachant que la plupart de ces idées sur la nature finiront probablement par être fausses. C'est un peu ça, faire de la physique théorique : il y a beaucoup de déchets. C'est un peu ça, faire de la physique théorique : il y a beaucoup de déchets. Sous cet angle, les nouvelles théories de la physique ressemblent beaucoup à des start-ups. Comme pour tout investissement conséquent, ça peut être émotionellement difficile d'abandonner un type de recherche lorsqu'il fonctionne pas. Mais en science, si quelque chose ne fonctionne pas, il est impératif de le jeter et d'essayer quelque chose d'autre.
Now, the only way to maintain sanity and achieve happiness in the midst of this uncertainty is to keep balance and perspective in life. I've tried the best I can to live a balanced life.
Et la seule façon de rester sain d'esprit et d'atteindre le bonheur dans un environnement si incertain, c'est de conserver un équilibre et une perspective dans la vie. Moi, j'ai fait de mon mieux pour vivre une vie équilibrée.
(Laughter)
(Rires).
I try to balance my life equally between physics, love and surfing -- my own three charge directions.
J'essaie de donner autant de poids, dans ma vie, à la physique qu'à l'amour ou au surf, mes trois directions de charge.
(Laughter)
(Rires).
This way, even if the physics I work on comes to nothing, I still know I've lived a good life. And I try to live in beautiful places. For most of the past ten years I've lived on the island of Maui, a very beautiful place. Now, it's one of the greatest mysteries in the universe to my parents how I managed to survive all that time without engaging in anything resembling full-time employment.
Comme cela, même si mon travail de physicien ne débouche sur rien, je sais que j'aurais quand même vécu une bonne vie. Et j'essaie de vivre dans des endroits magnifiques. La majorité de ces dix dernières années, j'ai vécu sur l'île de Maui, un très bel endroit. Pour mes parents, c'est un des plus grands mystères de cet univers : comment j'ai réussi à survive tout ce temps sans jamais m'engager dans quoi que ce soit qui ait un rapport avec du travail à plein temps.
(Laughter)
(Rires).
I'm going to let you in on that secret. This was a view from my home office on Maui. And this is another, and another. And you may have noticed that these beautiful views are similar, but in slightly different places. That's because this used to be my home and office on Maui.
Je vais vous confier mon secret. Voici une vue depuis le bureau de mon domicile à Maui. En voici une autre, et une autre. Et vous avez peut-être remarqué que ces superbes paysages sont similaires, mais venus de lieux légèrement différents. C'est parce que ceci était mon domicile et mon bureau à Maui.
(Laughter)
(Rires).
I've chosen a very unusual life. But not worrying about rent allowed me to spend my time doing what I love. Living a nomadic existence has been hard at times, but it's allowed me to live in beautiful places and keep a balance in my life that I've been happy with. It allows me to spend a lot of my time hanging out with hyperintelligent coral. But I also greatly enjoy the company of hyperintelligent people. So I'm very happy to have been invited here to TED.
J'ai choisi une vie très inhabituelle. Mais ne pas avoir à penser au loyer m'a permis de passer mon temps à faire ce que j'aime. Mais ne pas avoir à penser au loyer m'a permis de passer mon temps à faire ce que j'aime. Vivre une existence nomade a parfois été difficile, mais cela m'a permis de vivre dans des endroits magnifiques et de maintenir une équilibre de vie qui me satisfait. Cela me permet de passer beaucoup de temps à traîner avec des coraux superintelligents. Mais j'apprécie énormément la compagnie des gens superintelligents. C'est pourquoi je suis très heureux d'avoir été invité ici, aujourd'hui.
Thank you very much.
Merci beaucoup.
(Applause)
(Applaudissements)
Chris Anderson: Stay here one second.
(Applause)
I probably understood two percent of that, but I still absolutely loved it. So I'm going to sound dumb. Your theory of everything --
Chris Anderson: J'ai probablement compris deux pour cent de ce que vous avez dit mais je l'ai néammoins adoré. Je vais donc avoir l'air idiot. Votre Théorie du Tout --
Garrett Lisi: I'm used to coral.
Garrett Lisi: J'ai l'habitude du corail.
CA: That's right. The reason it's got a few people at least excited is because, if you're right, it brings gravity and quantum theory together. So are you saying that we should think of the universe, at its heart -- that the smallest things that there are, are somehow an E8 object of possibility? I mean, is there a scale to it, at the smallest scale, or ...?
CA: C'est cela, la raison pour laquelle elle a rendu quelques personnes assez enthousiastes c'est parce que, si vous êtes tombé juste, elle unifie les théories de la gravité et la théorie quantique. Donc vous disez que nous devrions penser notre univers en son coeur, que les objet les plus petits sont, d'une certaine façon, un ensemble E8 de possibilités? Je veux dire, cela a-t-il une échelle à la plus petite échelle
GL: Well, right now the pattern I showed you that corresponds to what we know about elementary particle physics -- that already corresponds to a very beautiful shape. And that's the one that I said we knew for certain. And that shape has remarkable similarities -- and the way it fits into this E8 pattern, which could be the rest of the picture. And these patterns of points that I've shown for you actually represent symmetries of this high-dimensional object that would be warping and moving and dancing over the space-time that we experience. And that would be what explains all these elementary particles that we see.
dans votre esprit ou... ? GL: Eh bien, là le motif que je vous ai montré, qui correspond à ce que nous savons au sujet de la physique des particules élémentaires, correspond déjà à une très belle forme. Et c'est celui dont j'ai dit que nous étions certains. Et cette forme a des similarités remarquable dans la façon dont elle s'imbrique dans le motif E8 qui pourrait être le reste du puzzle. Et ces motifs de points que je vous ai montrés représentent en fait des symétries de cet objet à hautes dimensions qui se déformerait, bougerait et dancerait autour de l'espace temps que nous ressentons. Et cela expliquerait toutes ces particules élémentaires que nous voyons.
CA: But a string theorist, as I understand it, explains electrons in terms of much smaller strings vibrating -- I know, you don't like string theory -- vibrating inside it. How should we think of an electron in relation to E8?
CA: Mais un théoricien des cordes, tel que je le comprends, expliquerait les électrons en termes de cordes bien plus petites, vibrantes, -- Je sais que vous n'aimez pas la théorie des cordes -- vibrant en son sein. Comment devrions nous penser à une électron dans le cadre de E8?
GL: Well, it would be one of the symmetries of this E8 shape. So what's happening is, as the shape is moving over space-time, it's twisting. And the direction it's twisting as it moves is what particle we see. So it would be --
GL: Non, il serait l'une des symétries de cette forme E8. Ce qui se passe c'est que, alors que la forme se déplace dans l'espace temps elle se tord, et la direction dans laquelle elle se tord alors qu'elle bouge constitue la particule que nous voyons. Ce serait donc --
CA: The size of the E8 shape, how does that relate to the electron? I feel like I need that for my picture. Is it bigger? Is it smaller?
CA: La taille de cette forme E8, comment se compare-t-elle à celle de l'électron? Je sens que j'ai besoin de ça pour ma représentation mentale. Est-ce plus grand, plus petit?
GL: As far as we know, electrons are point particles, so this would be going down to the smallest possible scales. So the way these things are explained in quantum field theory is, all possibilities are expanding and developing at once. And this is why I use the analogy to coral. And -- in this way, the way that E8 comes in is it will be as a shape that's attached at each point in the space-time. And, as I said, the way the shape twists -- the directional along which way the shape is twisting as it moves over this curved surface -- is what the elementary particles are, themselves. So through quantum field theory, they manifest themselves as points and interact that way. I don't know if I'll be able to make this any clearer.
GL: Eh bien, sachant que nous voyons les électrons comme des particules sans volume, cela nous ferait descendre aux échelles les plus petites. Et la façon dont ces choses sont expliquées dans la théorie quantique des champs c'est que toutes les possibilités s'étendent et se développent au même instant. Et c'est pourquoi j'utilise l'analogie du corail. Et en un sens, la façon dont E8 s'intègre à cela c'est comme une forme attachée à chaque point de l'espace-temps. Et, comme je l'ai dit, la façon dont la forme se tord, la direction le long de laquelle elle se tord alors qu'elle bouge sur cette surface courbe, c'est ce que les particules élémentaires sont, elles-mêmes. Donc pour la théorie quantique des champs, elles se manifestent comme des points et interagissent de cette façon. Je ne sais pas si je serais capable d'être plus clair.
(Laughter)
(Rires).
CA: It doesn't really matter. It's evoking a kind of sense of wonder, and I certainly want to understand more of this.
CA: Ca n'a pas vraiment d'importance. Ca évoque un certain émerveillement, et je veux certainement mieux comprendre ceci.
But thank you so much for coming. That was absolutely fascinating.
Mais merci beaucoup d'être venu. C'était absolument fascinant.
(Applause)
(Applaudissements)