Dans la théorie des cordes, une corde est un élément de base proposé pour la nature : un fil minuscule qui a une longueur mais pas de largeur. Les cordes sont hypothétiques, et aucune expérience n'en a détecté ; les 9,3 × 10⁻³⁶ mètres indiqués ci-dessus ne sont donc pas une mesure. Ce nombre correspond à 9,3 divisé par un 1 suivi de 36 zéros. La théorie des cordes elle-même ne précise pas la longueur exacte d'une corde.

Taille

La théorie des cordes propose que les plus petits constituants de la matière ne soient pas des points, mais de minuscules boucles de corde. La taille d'une corde dépend d'une grandeur appelée la longueur de corde. La théorie laisse sa valeur ouverte. Elle dépend d'autres inconnues, comme la force avec laquelle les cordes interagissent et la taille des dimensions supplémentaires qu'exige la théorie.

Les physiciens supposent généralement une longueur de corde un peu supérieure à la longueur de Planck, 1,6 × 10⁻³⁵ mètre, l'échelle à laquelle les effets quantiques de la gravité devraient devenir importants. Dans les versions de la théorie les mieux comprises par les physiciens, une corde est plus longue que la longueur de Planck. La valeur indiquée ci-dessus représente un peu plus de la moitié de la longueur de Planck.

Dans la théorie des cordes, la longueur de corde joue aussi à peu près le rôle d'une distance minimale. Une corde ne peut pas sonder quelque chose de plus court qu'elle-même, car à cette échelle elle devient floue.

Comparaisons de taille

Environ 100 milliards de milliards (10²⁰) cordes d'une longueur de Planck, mises bout à bout, s'étendraient sur toute la largeur d'un proton, large d'environ 1,7 femtomètre. Un femtomètre vaut 10⁻¹⁵ mètre, et la longueur de Planck est l'objet immédiatement plus grand dans l'explorateur.
Si une corde d'une longueur de Planck était agrandie à la largeur d'un cheveu, environ 0,1 millimètre, un proton mesurerait environ une année-lumière de large. Une année-lumière est la distance que parcourt la lumière en un an.
Des expériences menées au collisionneur de particules HERA ont montré que les quarks mesurent moins de 8,6 × 10⁻¹⁹ mètres de large. Cette limite représente tout de même environ 50 millions de milliards (5 × 10¹⁶) longueurs de Planck.

Ce que les cordes expliqueraient

Dans la théorie des cordes, chaque type de particule est une corde qui vibre à sa manière, avec sa propre fréquence. La théorie est née d'une tentative pour décrire comment des particules telles que les protons interagissent entre elles. Elle est devenue une tentative de décrire toutes les particules et toutes les forces dans une seule théorie.

La gravité n'est pas facultative dans la théorie des cordes : la théorie l'exige. De nombreux physiciens étudient la théorie des cordes comme une théorie possible de la gravité quantique, qui unirait la gravité et la mécanique quantique. La théorie exige aussi six ou sept dimensions spatiales supplémentaires, en plus des trois qui ont été observées.

Pourquoi les cordes n'ont pas été testées

La théorie des cordes reste spéculative. Aucune preuve expérimentale ne montre qu'elle décrit le monde réel, et elle ne fait pas encore de prédiction précise et unique que les expériences puissent vérifier. Dans le schéma élaboré vers 1980, les dimensions supplémentaires sont enroulées à peu près à l'échelle de Planck, trop petite pour être testée dans un avenir proche.

Certaines versions placent les cordes à la portée du Grand collisionneur de hadrons, l'accélérateur de particules le plus grand et le plus puissant au monde. Le collisionneur a recherché des particules lourdes qui seraient des cordes en vibration. Selon le bilan 2025 du Particle Data Group, le collisionneur avait exclu de telles particules plus légères qu'environ 8 400 fois la masse d'un proton.

Sources

Explain it in 60 seconds: String theory. John H. Schwarz, Symmetry, Fermilab and SLAC, 2007.
Lectures on String Theory. David Tong, University of Cambridge, 2009.
Extra Dimensions. Particle Data Group, 2025.
Minimal Length Scale Scenarios for Quantum Gravity. Sabine Hossenfelder, Living Reviews in Relativity, 2013.
The Large Hadron Collider. CERN.
Proton mass energy equivalent in MeV. NIST CODATA, 2022.
Limits on the effective quark radius from inclusive ep scattering at HERA. ZEUS Collaboration, Physics Letters B, 2016.
Planck length. NIST CODATA, 2022.
Proton rms charge radius. NIST CODATA, 2022.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
Measuring the Universe. International Astronomical Union.

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