L'ordinateur quantique sur le point de percer les secrets des protons et neutrons pour la première fois

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La seconde guerre mondiale a été un formidable catalyseur des développements de l’informatique et des techniques de simulations numériques que permettent les ordinateurs pour résoudre des problèmes de physique et d’ingénierie. Il fallait en effet mettre au point les premières armes nucléaires et les premières piles atomiques.

De la mécanique des fluides à la diffusion des neutrons en passant par des questions de transfert radiatif dans les gaz, des physiciens et mathématiciens – comme Enrico Fermi, Richard Feynman et John von Neumann, ou Stanislaw Ulam – vont contribuer à cet essor déjà à Los Alamos et plus tard pour la mise au point de la bombe à hydrogène.

Certains de ces chercheurs vont travailler ensuite au cours des années 1960 sur la simulation de la formation des trous noirs par effondrement gravitationnel d’une étoile et lancer le domaine de la relativité numérique qui est aujourd’hui crucial pour détecter, analyser et interpréter les ondes gravitationnelles issues des collisions d’astres compacts.

À chaque fois, il s’agissait de résoudre des problèmes faisant intervenir des équations non linéaires et donc très difficiles à résoudre par des méthodes analytiques comme celles exposées dans le fameux traité de Richard Courant et David Hilbert. Or des équations non linéaires, c’est aussi ce que l’on trouve en physique des particules et notamment avec la théorie de la chromodynamique quantique (la QCD ou Quantum Chromo-Dynamics en anglais) décrivant les interactions nucléaires fortes entre les baryons et les mésons dont on sait aujourd’hui qu’ils sont constitués de quarks. Ces quarks sont collés ensemble, si l’on peut dire, en raison de l’émission et de l’absorption de cousins des photons que l’on appelle des gluons.


La force la plus puissante de l'Univers est la force nucléaire forte. Elle régit le comportement des quarks et des gluons à l'intérieur des protons et des neutrons. Le nom de la théorie, qui régit cette force, est la chromodynamique quantique, ou...

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