Le pouvoir de la symétrie

La symétrie est omniprésente. On la trouve dans l’art, la musique et l’architecture, mais aussi en biologie, en chimie et en physique. De nombreux objets du monde qui nous entoure sont symétriques, et nous associons cette symétrie à la beauté, à l’ordre et à la simplicité. En physique moderne, cependant, nous nous intéressons non seulement aux symétries des objets, mais aussi aux symétries des lois physiques elles-mêmes.

Lors de ma conférence, j’expliquerai comment ces lois, au niveau le plus fondamental, sont régies par des symétries. Nous commencerons par décrire la symétrie cachée de l’espace-temps de la théorie de l’électromagnétisme de Maxwell, qui a conduit Einstein à développer sa théorie de la relativité. Nous expliquerons que ces symétries ne sont pas des conséquences des lois dynamiques, mais plutôt les principes fondamentaux qui définissent ces lois. C’est grâce à ce profond changement de perspective que les symétries ont été placées au cœur de la physique fondamentale.

Nous aborderons par la suite les symétries internes des champs quantiques, qui sous-tendent la structure du modèle standard de la physique des particules. Nous décrirons comment la symétrie explique la différence entre la matière et les forces, comment la stabilité de la matière découle des symétries et comment la nature des forces fondamentales est dictée par les symétries. Nous montrerons également comment le champ de Higgs brise la symétrie entre la force électromagnétique et la force nucléaire faible, et donne une masse à toutes les particules élémentaires. Enfin, nous explorerons comment les symétries et la rupture de symétrie se manifestent à l’échelle cosmique, en décrivant comment les symétries façonnent la structure et l’évolution de notre univers.