Mathématique et physique, voilà une combinaison qu'Axel Kleinschmidt apprécie particulièrement. Cette alliance, il l'a découverte au FernUniversität de Hagen et à l'Université de Cologne où il a commencé sa carrière scientifique. Il part ensuite à l'Université de Cambridge pour finir ses études et y préparer sa thèse en physique théorique. Cinq ans plus tard, il est proclamé "Doctor of Philosophy" de l'Université de Cambridge. "J'avoue que je préfère étudier des problèmes de physique à travers des théories mathématiques plutôt que via des expériences en laboratoire. Résoudre des problèmes fondamentaux est primordial pour mieux comprendre comment fonctionne le monde", explique Axel Kleinschmidt.

En 2004, le jeune docteur rejoint l'Institut Max Planck de physique gravitationnelle - également connu sous le nom d'Institut Albert Einstein - à Postdam en Allemagne, son pays natal. Chercheur au sein de l'Unité "Quantum Gravity and Unified Theories", Axel Kleinschmidt participe à plusieurs congrès où il rencontre notamment les professeurs Marc Henneaux, François Englert et Laurent Houart. Les contacts se poursuivent, les collaborations se nouent entre le jeune chercheur et le Service de physique mathématique des interactions fondamentales de l'ULB. Ses intérêts scientifiques convergent avec ceux du laboratoire qu'il finira par rejoindre en octobre 2007, comme chercheur qualifié.

Les recherches d'Axel Kleinschmidt portent sur une meilleure compréhension de la théorie des cordes, théorie qualifiée de très prometteuse par nombre de physiciens et visant à une description quantique cohérente de la gravité. Les scientifiques reconnaissent dans notre univers quatre forces fondamentales susceptibles d'expliquer presque tous les phénomènes observés. Il y a l'interaction nucléaire forte responsable de la stabilité des constituants atomiques, la force nucléaire faible qui contrôle les processus de radioactivité et la force électromagnétique qui relie les champs électrique ou magnétique à la matière via des influences réciproques. Ces trois forces concernent surtout des problèmes à l'échelle microscopique, décrits grâce à la mécanique quantique. Il y a ensuite et enfin, la force gravitationnelle qui s'exprime à l'échelle macroscopique, astronomique dans la langue géométrique de la théorie de la relativité générale d'Einstein.

Toutefois, lorsque les scientifiques étudient le Big Bang à l'origine de notre univers, le constat est là: une théorie de la gravité quantique est indispensable pour étudier des objets astronomiques qui se trouvaient alors aux échelles microscopiques. Et parce que, les scientifiques l'ont constaté, les règles de la mécanique quantique ne peuvent être appliquées à la gravité d'Einstein, plusieurs autres théories sont apparues. Parmi celles-ci la théorie des cordes, candidate donc à une description quantique cohérente de la gravité.

Dans ce passionnant questionnement scientifique, Axel Kleinschmidt a choisi de fonder ses recherches sur l'étude de la symétrie de la théorie des cordes et théories associées. Le principe de symétrie est crucial et il a déjà permis de résoudre nombre de problèmes de physique. Un candidat prometteur pour la symétrie de la théorie des cordes est connu sous le nom de "groupe de Kac-Moody". Il possède des propriétés mathématiques étonnantes mais encore peu connues. De quoi titiller la curiosité de nombreux scientifiques qui voient là de nouvelles perspectives pour comprendre la structure de l'espace-temps, voire finalement la formulation précise d'une théorie de la gravité quantique.

"Le défi majeur aujourd'hui est d'élaborer une "Theory of Everything" qui nous permette d'observer tous les phénomènes, de les mesurer, et enfin d'expliquer l'univers. Cela peut paraître un rêve et pourtant, nous n'en sommes pas si éloignés que cela. C'est vraiment stimulant de participer à un tel défi théorique", conclut Axel Kleinschmidt.