Juan Martín Maldacena : L'homme qui a construit un univers holographique

En 1997, un physicien argentin de 29 ans a publié un article proposant qu'un univers avec gravité pourrait être mathématiquement identique à un univers plus plat sans gravité — comme si la réalité cachait un hologramme dans ses replis. Près de trois décennies et plus de 25 000 citations plus tard, cet article, sur ce qu'on appelle désormais la correspondance AdS/CFT, reste l'un des plus cités de l'histoire de la physique des hautes énergies, et Juan Martín Maldacena est devenu l'un des rares physiciens vivants régulièrement décrit par ses pairs comme le meilleur de sa génération.

De Buenos Aires à Bariloche

Maldacena est né le 10 septembre 1968 en Argentine. Il a commencé sa formation en physique à l'Université de Buenos Aires avant de rejoindre le célèbre Instituto Balseiro à Bariloche, le principal centre de formation des physiciens en Argentine, où il a obtenu sa licence en 1991 sous la direction de Gerardo Aldazábal. De là, il a rejoint l'Université de Princeton, obtenant un doctorat en 1996 avec une thèse intitulée « Trous noirs en théorie des cordes », sous la direction de Curtis Callan. C'était un apprentissage approprié : les trous noirs et la théorie des cordes allaient devenir les deux pôles de sa carrière, et leur collision allait produire son idée fondatrice.

La conjecture qui a transformé la physique théorique

Après un postdoctorat à Rutgers, Maldacena a rejoint Harvard en tant que professeur associé en 1997 — l'année même où il a publié l'article qui l'a rendu célèbre. La correspondance AdS/CFT propose une équivalence entre une théorie de la gravité opérant dans un espace courbe « anti-de Sitter » et une théorie conforme des champs — une théorie quantique sans gravité — vivant sur la frontière de dimension inférieure de cet espace. En termes simples : un univers avec gravité peut être décrit, en totalité, comme un hologramme projeté depuis un univers sans gravité. L'Académie américaine des arts et des sciences, qui l'a élu membre en 2007, attribue à la proposition de 1997 un « grand impact, avec de nombreuses confirmations » au cours des années suivantes. Elle a fourni aux physiciens, pour la première fois, un modèle mathématique fonctionnel de gravité quantique et a ouvert un pont entre la théorie des cordes et la chromodynamique quantique que les chercheurs continuent d'emprunter dans les deux sens.

En 1999, Harvard l'a promu professeur titulaire, une ascension inhabituellement rapide pour un physicien à peine trois ans après son doctorat. Deux ans plus tard, il est parti pour l'Institute for Advanced Study de Princeton, l'adresse autrefois occupée par Einstein et Gödel, où il est resté depuis 2001 et détient désormais le titre de professeur de physique théorique Carl P. Feinberg. Le modèle de l'Institut — des postes permanents sans enseignement destinés à permettre à une poignée de chercheurs de se consacrer uniquement aux questions les plus profondes de leur domaine — est en soi un pari institutionnel sur le type de réflexion à long terme et à haut risque qui a produit l'AdS/CFT, et son mandat là-bas a fait de lui un mentor et un point de référence pour une génération de théoriciens des cordes et de chercheurs en gravité quantique plus jeunes passant par Princeton.

Trous noirs, intrication et nature de l'espace-temps

Maldacena ne s'est pas arrêté en 1997. Dans un article largement discuté en 2001, il a soutenu qu'un trou noir « éternel » — doté de deux bouches — est mathématiquement équivalent à une paire d'états quantiques intriqués, une idée qui a contribué à lancer le programme de recherche moderne reliant l'intrication quantique au tissu même de l'espace-temps. En 2013, en collaboration avec Leonard Susskind, il a proposé la conjecture « ER=EPR », suggérant que les particules intriquées sont reliées par des trous de ver microscopiques — une tentative frappante de réconcilier la relativité générale d'Einstein avec la caractéristique la plus contre-intuitive de la mécanique quantique. La même collaboration s'est également attaquée directement au paradoxe du « pare-feu du trou noir », l'un des problèmes ouverts les plus épineux du domaine.

Reconnaissance parmi les pairs

Les honneurs ont afflué de manière constante et prestigieuse : une bourse Sloan et une bourse Packard en 1998, une « bourse pour génies » MacArthur en 1999, le prix Sackler en physique en 2000, la médaille Dirac en 2008, membre de l'Académie nationale des sciences en 2013, le prix inaugural de physique fondamentale (aujourd'hui Breakthrough Prize) en 2012, ainsi que la médaille Albert Einstein et la médaille Lorentz en 2018. Peu de théoriciens vivants peuvent revendiquer une telle combinaison, et encore moins ont reçu le premier de ces honneurs — le MacArthur — pour une seule conjecture publiée à peine deux ans plus tôt, avant que la communauté scientifique n'ait fini de vérifier si l'idée tiendrait.

Ce que disent les collègues

Leonard Susskind, lui-même figure fondatrice de la théorie des cordes et habitué aux affirmations audacieuses, a qualifié Maldacena de « peut-être le plus grand physicien de sa génération » et, plus précisément, « certainement le plus grand physicien théoricien de sa génération ». Ce jugement d'un pair qui a aidé à construire le domaine dans lequel il travaille a un poids particulier ; ce n'est pas le genre de compliment distribué pour une science compétente et prudente, mais pour un saut spécifique et singulier.

Pourquoi Juan est qualifié de génie

Le cas du génie est ici inhabituellement clair, car il repose sur un acte d'imagination identifiable plutôt que sur une carrière d'excellence constante. La correspondance AdS/CFT n'était pas une extension incrémentale des outils existants ; elle proposait que deux théories vivant dans des nombres de dimensions différents, construites à partir de mécanismes mathématiques totalement différents, étaient secrètement la même théorie. Ce genre de dualité — trouver une identité cachée entre des structures apparemment sans rapport — est la monnaie la plus rare en physique théorique, et c'est la compétence cognitive spécifique à l'œuvre : non pas une virtuosité computationnelle, mais la capacité de voir, avant que quiconque n'ait de preuve, qu'un fil conducteur reliant la théorie des cordes et la théorie de jauge était en réalité porteur. Le « plus grand de sa génération » de Susskind est un soutien externe fort venant de l'intérieur du domaine. Le contre-argument honnête est que l'AdS/CFT reste une conjecture, jamais rigoureusement prouvée dans toute sa généralité, et qu'elle n'a pas encore fourni de prédiction testable expérimentalement sur notre propre univers, qui n'est pas de forme anti-de Sitter ; certains physiciens préviennent que trois décennies d'études intenses ont plus raffiné et appliqué l'idée qu'elles ne l'ont validée face à la réalité. Le génie, dans ce cas, décrit un saut d'intuition théorique dont le verdict empirique final est encore ouvert.

Héritage

Quel que soit son verdict final, l'AdS/CFT a remodelé tout un domaine de recherche, formant une génération de physiciens à concevoir la gravité et l'information quantique comme deux descriptions d'une réalité sous-jacente — et a inscrit le nom de Maldacena de façon permanente aux côtés de ceux d'Einstein et de Gödel sur la liste de l'Institute for Advanced Study.