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31 octobre 2013 4 31 /10 /octobre /2013 11:22

ATLAS.jpg


T

outes les théories ont vocation à être un jour dépassées mais aucune ne pourra jamais viser une explication ultime et complète de l'univers.

Je suis de ceux, avec par exemple Hubert Reeves, qui pensent qu'on ne peut pas plus "connaître" la réponse au "pourquoi" de l'univers qu’à son ultime "comment" si tant est qu’il existe et plus prosaïquement si tant est qu’il soit accessible à nos capacités cognitives par définition limitées.

On se souvient de l’affirmation de Sir William Thomson plus connu sous le titre de Lord Kelvin qui prétendait en 1900 "Il n'y a plus rien à découvrir en physique aujourd'hui, tout ce qui reste est d'améliorer la précision des mesures".

Par quel réductionnisme anthropomorphique peut-on croire que les lois de la physique seraient finies et donc "connaissables" ?

D’ailleurs le fait que le modèle standard se trouve renforcé par la découverte du boson de Higgs ne rend pas tous les phénomènes physiques "explicables".

Elle laisse au contraire le modèle standard dans l’impasse dans laquelle il se trouvait avant sa découverte.

Sans revenir sur l’énergie sombre et de la matière noire (dont il convient de rappeler qu’il s’agit de spéculations jamais directement observées et très controversées), on peut par exemple citer la supraconductivité à "haute température" (celle de l’azote liquide) des cuprates ou des pnictures qui n’est pas expliquée par la théorie quantique de la supraconductivité (La théorie BCS).

Qu’est-ce que la physique théorique moderne si ce n’est des "lois" explicitées par des équations de plus en plus complexes ?

Quelle que soit l’efficacité explicative de la théorie quantique et de la relativité (qui porte si mal son nom puisqu’elle tend à décrire un absolu) il y a un contraste saisissant entre la spécialisation, la technicité extraordinairement sophistiquée qu’elles réclament et l’énonciation de ces connaissances.

Le retard dans la formulation des concepts que décrivent ces théories et les capacités de compréhension intuitive de tout un chacun ne cesse de s’accroître.

Ce n’est pas vraiment une nouveauté dans l’histoire de la science. Par exemple ni la loi de la chute des corps ni la rotondité de la terre ne s’imposaient à nos ancêtres même si ces notions paraissent aujourd’hui des évidences.

Pour illustrer ce fossé, il y a par exemple un grand malentendu sur le sens du principe d’incertitude d’Heisenberg car ce qu’il dit fondamentalement ce n’est pas que la position et la vitesse d’une particule ne peuvent pas être connues en même temps mais plus fondamentalement que les notions de vitesse et de position ne sont pas "pertinentes" pour décrire les caractéristiques des particules dans un monde quantique.

Les particules élémentaires du modèle standard ne sont pas des petits cailloux ni même des ondes accessibles à notre connaissance mais des concepts qu’il est bien difficile de décrire avec notre langage, du moins celui du non spécialiste.

Le fait que la transmission des théories scientifiques soit de plus en plus difficile rend de plus en plus ardu le partage démocratique des enjeux de la physique.

N’est-il pas licite de se poser la question du sens de ces recherches aux budgets pharaoniques ?

Dès lors ne doit-on pas s’interroger sur la pertinence, du point de vue de l’intérêt général, de continuer par exemple sans limite cette course à la puissance des accélérateurs de particules c'est-à-dire continuer à dépenser des milliards d’euros pour "affiner" notre "connaissance" des mystères de la matière ?

La physique théorique ne court-elle pas le risque de devenir la moins démocratique des activités humaines ?


Patrice Leterrier

31 octobre 2013

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8 juin 2013 6 08 /06 /juin /2013 16:33

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D

 

epuis prés d’un siècle la physique théorique est dans une situation schizophrénique incroyable.

En effet, alors que le fondateur de la relativité générale Alfred Einstein et les génies de la mécanique quantique nous livrent deux visions de l’univers, toutes les prévisions que ces deux conceptions annonçaient se trouvent jusqu’à présent vérifiées même si certains avaient cru trouver des neutrinos brisant la frontière de la vitesse de la lumière.

Et pourtant la dualité onde-particule qui est indissociable de nos descriptions mathématiques du monde n’est toujours pas réconciliée avec la vision spatio-temporelle de l’univers relativiste d’Einstein.

Dans un article paru sur aeonmagazine.com, Margaret Wertheim qualifie la relativité générale de "profonde, digne et gracieuse" comme la musique symphonique de Strauss et la mécanique quantique de "déconnectée, syncopée et éblouissement moderne" comme le jazz.

Si comparaison n’est peut-être pas raison, l’image est parlante et c’est souvent (à vrai dire presque toujours) par comparaison que l’on retient un concept.

Comme elle, on ne peut que s’interroger sur l’idée que "la science fondée sur les mathématiques» ne serait «simplement qu’«un autre type de narration»" de la réalité.

La question est de savoir si la physique est en "marche vers une compréhension ultime de la réalité" ou simplement un ésotérisme pas très différent, du moins dans son objectif, de ceux qui nous sont "révélés" par les mythes et les religions.

Néanmoins si la physique n’est pas la réalité ce n’est pourtant pas un simple autre type de "narration" du monde.

Pour s’en convaincre il suffit de voir toutes ses applications, comme les téléphones portables les ordinateurs et plein d’autres outils dont nous nous servons tous les jours et qui sont eux bien réels.

La question fondamentale posée par ce hiatus presque séculaire n’est-elle pas résumée dans celle de l’existence du temps et de l’espace comme des "qualités fondamentales de l’univers"?

Au fond les particules que nous décrivent les physiciens et qu’ils traquent à coup de bombardements de plus en plus puissants ne sont-elles non pas "le bord de la réalité, mais les limites du système de catégorisation des physiciens" ?

L’auteure de l’article écrit joliment "le dilemme posé par la dualité onde-particule est la partie émergée d'un iceberg épistémologique sur lequel de nombreux navires ont été brisés et détruits"

La relativité générale et la mécanique quantique nous font passer du vertige d’un temps qui se dilate à celui du monde quantique "source d’aléatoire irréductible" comme nous le dit Alain Connes dans son livre "le Théâtre quantique".

On appréciera le clin d’œil possible entre ce titre et le théâtre "antique" c'est-à-dire le monde des mythes et légendes.

Mais ne retombe-t-on pas dans ce monde des mythes et des légendes quand certains physiciens, donnant aux équations un destin de descriptif au-delà de notre univers, multiplient les variantes de théories des cordes ou autres multivers ?

Ne devons-nous pas simplement reconnaître que tout discours sur l’univers, y compris le discours scientifique des physiciens, se tient à partir d’un langage qui contient en lui-même ses limites de représentation de la réalité.

Comme l’écrit l’auteure de l’article "Allons-nous accepter, à un moment donné, qu'il y a des limites à ce projet de quantification, tout comme il en existe à tous les régimes de taxonomie?".


Patrice Leterrier

8 juin 2013

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28 mai 2013 2 28 /05 /mai /2013 14:02

 

LHC-image.jpg


 

C

 

ommentant le livre "Le théâtre quantique" que vient de publier un collectif scientifique emmené par Alain Connes, professeur au Collège de France, Michel Alberganti écrit "même lorsque l’on ne comprend pas un traitre mot de ce qu’il raconte, la magie opère".

Il donne ainsi à ce scientifique une certaine stature messianique confirmée par la citation de Richard Feynman: "Si vous croyez avoir compris la mécanique quantique, c’est que vous n’avez rien compris."

La question pose le problème du rapport de plus en plus difficile entre le monde tel que nous le percevons et celui que les physiciens nous décrivent à coup d’équations mathématiques inaccessibles sauf à une infime catégorie de savants à l’aise dans l’univers mathématisé inventé par des génies comme Niels Bohr, Albert Einstein, Werner Heisenberg, Paul Adrien Dirac et John Von Neumann.

L’ambition folle des auteurs du livre est de nous faire comprendre que "c’est l’effervescence quantique qui engendre le passage du temps" à travers un ouvrage qui "associe la physique quantique, le temps, la non-commutativité, les anagrammes, le CERN, leLHC, le boson de Higgs, la structure du cerveau, l’informatique, la vie, la jalousie entre collègues, la mort et même l’amour".

A écouter ce mathématicien, médaille Fiels en 1982, merveilleusement mis en valeur par Étienne Klein et Carlo Rovelli on en vient à partager l’admiration de Michel Alberganti parce qu’il se dégage de leurs discours une beauté conceptuelle dont on ne saisit pas tous les arcanes mais qui nous laisse pantois d’admiration comme lorsqu’on contemple une œuvre magistrale d’un grand artiste (je pense ici à Guernica de Picasso).

L'obsession d’Etienne Klein pour le temps (pas l'exécrable que nous avons aujourd'hui mais celui dont on saurait dire s'il passe, s'il s'écoule ou comme nous laisse entendre Carlo Rovelli s'il émerge de la physique quantique) donne lieu à des formules dont la musicalité vaut presqu’autant que la profondeur du sens qu’ils essaient de nous faire partager.

Lorsque par exemple Etienne Klein affirme, "cantonner le temps dans le sujet, ou vouloir que le temps n’ait de réalité que subjective, n’est-ce pas s’interdire d’expliquer l’apparition du sujet dans le temps ?". On ne sait plus très bien si le physicien parle de science ou de philosophie.

Il est clair que ces "gens là" naviguent dans un univers dont nous ne percevons que par moment les concepts, un univers, où les certitudes n’ont pas de place puisque le quantique est "une source d’aléatoire irréductible" comme nous le dit Alain Connes, où l’on peut être à la fois vivant et mort comme le chat de Schrödinger.

Il est bien difficile de nous séparer de "notre obsession chronologique" qui fait que fait que "dès qu’un instant présent se présente, un autre instant présent apparaît, qui demande au précédent de bien vouloir aller se faire voir ailleurs et prend aussitôt sa place, avant qu’un autre instant présent l’envoie lui-même se promener dans le passé, prenne sa place dans le présent, et ainsi de suite".

Comment accéder à l'étrangeté d'un monde qui bouscule toutes nos intuitions sur la réalité qui nous entoure sans livrer ses mystères ?

En attendant que ce fameux moteur du temps, comme en parle si bien Etienne Klein, ne nous soit révélé et que le temps perde peut-être un jour son statut d'être primitif, comment ne pas contempler admiratif cette idée que le "moteur du temps serait produit de façon souterraine par une sorte d’inframonde physique".

On atteint le sommet de ce vertige cognitif lorsque avec une calme désemparant Carlo Rovelli nous rappelle qu'il a fallut des siècles pour que la révolution copernicienne devienne une évidence pour nous et qu'il n'y a donc rien de surprenant que nous ayons tant de mal à imaginer un univers où le temps ne serait que la manifestation d'un univers quantique peut-être alors réconcilié avec la relativité générale.


Patrice Leterrier

28 mai 2013

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9 juillet 2012 1 09 /07 /juillet /2012 13:34

Higgs-candidate.png

L

annonce de la découverte d’une 25ème particule élémentaire "compatible" avec le boson de Higgs a fait un fantastique buzz sur internet.

Pour la première fois un événement scientifique a fait l’ouverture des journaux télévisés où on a pu découvrir un vieil octogénaire du nom de Peter Higgs avouant qu’il n’avait jamais rêvé que son boson soit découvert de son vivant.

Pour autant la vie des gens ne va pas être bouleversée par cette annonce.

Je parierai bien que bientôt la plupart aura même oublié le rôle de "colle universelle" joué par le champ de Higgs.

La notion de champ parle encore moins au public que celle de particule même si ces étranges objets dont on ne "voit" jamais que les "traces" restent des concepts abstraits difficile à se représenter et dont la grande majorité de gens n’ont vraiment pas grand-chose à faire.

Michel Lévi sur son blog analyse la perception que nous pouvons avoir entre la certitude annoncée par les physiciens du CERN et les risques et probabilités alarmantes que nous délivrent depuis des années les experts en climatologie.

Nous n’avons pas beaucoup de difficulté à admettre l’existence de cette particule élémentaire pourtant si mystérieuse pour nous.

Et d’ailleurs comme la nouvelle de son existence ne fait ni chaud ni froid à la majorité d’entre nous, pourquoi irions-nous en contester la découverte ?

Tout aussi considérables qu’en soient les effets indirects, ils nous laissent de marbre et ne pèsent pas lourd dans notre existence malgré qu’ils soient justement responsables de notre poids.

Le fait qu’on lui ait donné le nom de "particule de Dieu", alors qu’à vrai dire Dieu n’a pas grand-chose à faire dans le monde de la physique théorique, ne la rend pas plus importante à nos yeux de profane.

Et puis cette "certitude" n’est-elle pas finalement ce qu’on attend de la science ?

Nous aimons, par-dessus tout, les "certitudes" et détestons les "incertitudes", les "à peu prés" parce qu’intuitivement nous avons tendance à confondre statistique avec hasard et parce que nous sommes génétiquement programmés pour donner du sens à tout prix.

Et puis peut-on vraiment en vouloir au public de ne point s’intéresser au réchauffement climatique, alors que les scientifiques semblent, en partie grâce à l’intoxication des climatosceptiques, se déchirer sur ce sujet ?

Est-ce parce que nous sommes foncièrement égoïstes, parce que les possibles ne nous parlent pas comme les certitudes ou parce que nous attendons de la science des réponses tranchées confondant rigueur scientifique et preuve ? 

En retour, il est vrai qu’il est bien difficile de nos jours d’avouer "je ne comprends pas", de demander simplement à un physicien une question aussi simple que "comment marche un aimant" (vous savez ces trucs qui dévient la trajectoire des particules).

Pourtant y-a-t-il de meilleur moyen pour apprendre que de commencer par ne pas accepter qu’on vous assène des "évidences" affirmées péremptoirement ?

Cette méconnaissance idiosyncrasique devrait même être un aiguillon pour que ceux qui sont en charge de nous expliquer se mettent à notre portée sans réclamer de nous de partager leur savoir encyclopédique.

Car tout immense qu’il soit, il ne les distingue pas tant que ça de nous sur la compréhension du monde tant Boileau avait raison d’affirmer "ce qui se conçoit bien, s’énonce clairement".

Alors nous croyons les scientifiques lorsqu’ils annoncent triomphalement la découverte du boson de Higgs mais nous continuons à faire la moue quand ils nous annoncent les conséquences possiblement dramatiques du réchauffement climatique.

Elles sont pourtant déjà partiellement visibles dans notre vie de tous les jours et risquent d’être encore plus importantes pour les générations futures.

Est-il utopique d’espérer que l’historique nouvelle de cette découverte du boson de Higgs redonne un peu de prestige à la science en général et du crédit à ceux des scientifiques qui n’ont pas la chance de vivre dans le monde des certitudes et qui prêchent désespérément dans le désert  ?


Patrice Leterrier 

8 juillet 2012

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4 juillet 2012 3 04 /07 /juillet /2012 19:11

HIGGS


L

e CERN vient d’annoncer la découverte d’une particule à l’énergie de 125 Gev avec une signifiance statistique de cinq écarts type (5 s) compatible avec le boson de Higgs!

Une signifiance de 5 s traduit le fait qu'il n'y a pas plus d'une chance sur 3 millions que l’événement prouvant l’existence de cette particule se produise au hasard.

Pour ceux qui douteraient qu’il s’agit bien du fameux boson de Higss, j'ai assisté en direct à la conférence de presse du Cern et l'expression du directeur général du Cern, Rolf Heuer, était tout simplement "We got it!", ce qui ne laisse pas beaucoup de place au doute.

Bien sûr la formulation officielle est qu’il s’agit "d'une particule dont les caractéristiques sont compatibles avec celles du boson de Higgs" et la question est maintenant de savoir si le nouveau né se comportera bien comme prévu dans le modèle ou s'il nous réserve comme l'espèrent les scientifiques des "surprises".

Peter Higgs, aujourd’hui âgé de 83 ans, avait imaginé dans les années 60 avec les Belges Robert Brout (décédé en 2011) et François Englert, ce boson scalaire massif qui porte son nom et dont le champ aurait permis aux autres particules d'acquérir une masse, juste après le Big Bang, il y a 13,7 milliards d'années.

Pour prendre l’image de John Ellis, le grand physicien théoricien, le champs de Higgs c’est un peu comme un tapis neigeux dans lequel des particules comme les photons équipées de skis glissent sans effort mais où des particules plus lourdes s’enfoncent et se meuvent plus difficilement comme alourdies par ce champ, ce qui leur confère leur masse.

C’était incroyable de voir Peter Higgs, le col de veste mal arrangé, à côté de son confrère François Englert à Genève au moment de l’annonce de cette fantastique découverte.

Il a déclaré "Je n’aurais jamais pensé assister à cela de mon vivant et je vais demander à ma famille de mettre le champagne au frais" mais s’adressant aussi à ses collègues "nous devons tous être fiers de ces résultats, qui nous ouvrent une porte vers un avenir très radieux". 

Une nouvelle page s’ouvre pour la physique théorique après une traque qui a duré plus de 25 ans et plus d’un demi-siècle après la prévision théorique de son existence. 

Cette pièce "manquante" est la dernière particule qui restait à découvrir pour conforter le modèle standard, la théorie qui éclaire la structure fondamentale de la matière et la formation de l'univers. 

Joé Incandela a déclaré "“We are reaching into the fabric of the universe like we’ve never done before. It’s a key to the structure of the universe" et en tant que scientifique il sait ce que pesait ses mots veut dire.

La dernière particule, prédite par le Modèle Standard, était jusqu’à présent le quark top, découverte au Tevatron du Fermilab (USA) en 1995.

De nombreux physiciens espèrent que certaines propriétés du boson se révéleront différentes de celles prévues dans le cadre du Modèle Standard.

Si tel est le cas, cela pourrait indiquer la présence d'une nouvelle physique avec d’autres particules dites supersymétriques, qui pourraient être produites dans l’avenir par le LHC. 

Le physicien Mark Wise du Caltech a déclaré "Le pire scénario serait que le boson de Higgs se révèle être exactement ce qu'il ya dans la théorie actuelle, et il n'y a aucune trace de quoi que ce soit d'autre".

Le LHC va bientôt s’arrêter pendant 2 ans pour des maintenances en profondeur (il faut refaire 10.000 soudures sur les aimants).

Lorsqu’il redémarrera il aura une puissance encore plus grande et de nombreux scientifiques dévisageront le nouveau né de la physique théorique tandis que d’autres partiront à la recherche de "nouvelles particules" qui pourraient correspondre à la matière noire cette énigmatique chose 5 fois plus nombreuse que la matière qui remplit notre univers sans laisser la moindre trace.


Patrice Leterrier

4 juillet 2012

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25 juin 2012 1 25 /06 /juin /2012 17:59

Einstein.jpg


O 

n se souvient que de Gaulle avait lancé son fameux "Des chercheurs, on en trouve; mais des trouveurs, on en cherche".

Il oubliait, avec sa culture néolibérale du résultat, qu’un trouveur doit d’abord être un chercheur, comme les gagnants du loto sont tous d’abord des joueurs.

Un chercheur prédit un résultat à partir d’une théorie et il construit un dispositif expérimental pour le vérifier.

Il passe souvent des mois voire des années à imaginer puis à réaliser des expériences dont la difficulté de mise en œuvre est parfois tout simplement stupéfiante au point qu’on n’aurait pu imaginer qu’elle fût réalisée.

Commence alors la dure épreuve de l’expérimentation avec parfois une fastidieuse phase d’analyse et de vérification pouvant déboucher sur une absence de résultats probants ou des résultats qui contredisent leurs attentes.

L’absence de résultat est une épreuve décevante mais des résultats incohérents heurtent d’abord naturellement les certitudes du scientifique.

Dans un article intitulé "Accept Defeat: The Neuroscience of Screwing Up", Jonah Lehrer rapporte une étude de Kevin Dunbar montrant que la plupart du temps ces résultats contredisant les attentes sont classifiés comme des erreurs et l’expérience est abandonnée et qualifiée d’échec.

La rigueur scientifique doit bien sûr contraindre le chercheur à vérifier toutes les causes possibles de biais venant entacher le résultat, surtout lorsqu’il est contraire aux prévisions de théories largement consensuelles et ayant fait mainte fois leurs preuves (comme des neutrinos supraluminiques).

Mais cette même rigueur devrait aussi le contraindre à ne pas ignorer un résultat qui s’entête à contredire ses attentes.

Or, même en cas d’incohérence cohérente, la plupart des chercheurs ne donnent pas suite.

Trop souvent une expérience ratée est considérée comme peine perdue alors qu’elle pourrait, du moins quelquefois, s’avérer plus fructueuse qu’une réussite n’apportant, si j’ose dire, que la confirmation d’une hypothèse.

Les psychologues ont depuis longtemps détruit le mythe de l'objectivité et les scientifiques sont d’abord des hommes de chair et d’âme ou du moins pour être plus pragmatique sous l’emprise de leurs émotions et de leurs croyances.

Le fait est que nous modifions soigneusement notre perception de la réalité, à la recherche des preuves qui confirment ce que nous croyons déjà.

Bien que nous prétendions être des empiristes - c'est-à-dire que notre point de vue n’est dicté par rien d'autre que les faits - , nous avons en fait des œillères, en particulier quand il s'agit d'informations qui contredisent nos théories.

Nous ne voyons pas avec nos yeux mais avec nos émotions, nos croyances qu’elles soient fondées sur nos intuitions, nos connaissances ou encore les à-priori culturels et religieux qui nous ont été inculqués.

Quand il s'agit de l'interprétation de nos expériences, nous voyons ce que nous voulons voir et nous ne tenons pas compte du reste.

Et pourtant, lorsque les faits contredisent les théories établies et que toutes les voies ont été explorées pour éliminer des biais dans les résultats, la démarche scientifique impose de revoir les théories et non les faits et de braver l’incrédulité voire l’hostilité de ses confrères et des institutions jalousement assises sur leurs certitudes.

Les découvertes scientifiques sont largement le fait d’originaux qui bravent les vérités largement admises par la communauté scientifique infiniment plus respectée qu’eux.

Ce n’est peut-être pas tout à fait par hasard qu’un modeste commis dans un organisme de brevet à Berne soit l’auteur de la plus grande révolution de la physique depuis Newton.

Il s’appelait Albert Einstein et n’avait pu intégrer une prestigieuse université où il se serait peut-être conformé au moule de l’orthodoxie scientifique de son époque.

Il n’aurait peut-être alors pas remarqué les anomalies qui l’ont conduit à concevoir la théorie de la relativité.

Son génie ne se résume certes pas à ces modestes conditions mais cet anticonformisme, qu’il a affiché toute sa vie, n’est probablement pas étranger à sa fascinante capacité à détricoter les enseignements qu’ils avaient reçus de ses ainés.


Patrice Leterrier 

25 juin 2012

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12 mars 2012 1 12 /03 /mars /2012 19:12

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Super Kamiokandé

"La quantité de réalité la plus infime jamais imaginée par un être humain" Frederick Reines

 

L

a collaboration OPERA avait annoncé un peu imprudemment ou tout au moins prématurément que les neutrinos voyageaient plus vite que la lumière, ce qui remettait sérieusement en cause la théorie de la relativité restreinte.

Mais qui sont ces neutrinos qui auraient la velléité de défier Einstein ?

D’abord une particule qui remplit littéralement l’univers.

Chaque seconde, 65 milliards de neutrinos traversent l’ongle de notre petit doigt et le seul corps humain émet chaque jour la bagatelle de 340 millions de neutrinos qui partent jusqu’au fin fond de l’univers.

Le 23 février 1987 à 7h35 nous avons été traversés par quelques millions de milliards de neutrinos en 10 secondes émis il y a 150 000 ans par l'explosion d'une supernova dans le Grand Nuage de Magellan.

Les neutrinos sont d’abord nés de l’esprit créatif de Wolfang Pauli, le 4 décembre 1930, dans une lettre envoyée aux "Liebe radioaktive Damen und Herren" participants à une conférence se tenant à Tübingen auquel il ne pouvait participer parce qu’il devait assister à un bal dans la nuit du 6 au 7 décembre à Zurich.

Dans sa lettre, Pauli présente sa découverte comme un "remède désespéré au sauvetage du théorème d’échange de la statistique et de la loi de conservation de l’énergie […] la possibilité qu’il existe dans le noyau des particules électriquement neutres de spin1/2, obéissant au principe d’exclusion et dont la masse devrait n’être en aucun cas supérieure à 0.01 masse de proton".

Le pari était audacieux car si chaque fois qu’un physicien n’arrivait pas à résoudre un problème il inventait une particule élémentaire, leur nombre serait aujourd’hui incalculable !

En 1933, Enrico Fermi baptise la particule prédite par Pauli neutrino (petit neutron en italien) et il l’incorpore à une théorie de l’interaction faible.

Il faudra attendre 25 ans pour que le neutrino soit enfin déniché pour la première fois après des mois d’observation à raison de trois neutrinos à l’heure.

Le 15 juin 1956 Clyde Cowan et Frederick Reines, qui avaient placé deux réservoirs de 200 litres pleins d’eau et de chlorure de cadmium à 11 mètres de distance du centre du réacteur nucléaire de Savannah River (Caroline du Sud) pouvaient envoyer à Wolfang Pauli un radiogramme annonçant leur découverte.

Pourquoi une particule aussi présente dans l’univers a-t-elle été si difficile à détecter ?

C’est que sa masse encore inconnue mais pratiquement nulle et l’absence de charge rendent impossible sa détection directe.

Pour voir un neutrino il faut en quelque sorte constater les "dégâts" qu’il produit en entrant en collision avec une autre particule et les routes de l’univers sont encore moins chargées que celles du Sahara.

La première mesure des neutrinos d’origine solaire est due à Ray Davis et John Bacall qu’ils font en enfouissant en 1964 un réservoir contenant 600 tonnes de détergeant dans la mine d’or d’Homestake située dans le Dakota du sud pour que les rayons cosmiques n’interfèrent pas avec leurs mesures.

Les premiers résultats, publiés en 1968, ainsi que les suivants (Kamiokandé en 1989 au Japon, IMB en 1990 aux États Unis, Gallex en Italie et Sage en Russie en 1995, superKamiokandé en 1996) sont obstinément très inférieurs aux prévisions.

Pour comprendre pourquoi les mesures de neutrinos solaires ont toutes donné des résultats inférieurs que les prédictions du modèle solaire, il faut d’abord savoir qu’il existe en fait trois types de neutrinos que l’on appelle des "saveurs" bien que personne n’est jamais pu "gouter" un neutrino.

Celui émit par le soleil est la contrepartie d’un électron et s’appelle donc neutrino électronique.

C’est celui-ci dont Pauli avait eu l’intuition et que C. Cowan et F. Reines ont découvert en 1956.

En 1962, Leon M. Lederman, Melvin Schwartz et Jack Steinberger dénichent le neutrino muonique et lorsque Martin Perl découvre en 1975 un troisième type de lepton, le tau, la théorie veut qu’il doive être associé, comme ses frères l’électron et le muon, à un neutrino dit tauique.

La première détection de neutrinos tau n’a été annoncée qu’à l’été 2000 par la collaboration DONUT au Fermilab, ce qui en fait la dernière des particules du modèle standard d'avoir été directement observée.

En 1989 les mesures faites sur le LEP, nouveau collisionneur de particules du CERN, permettent d’affirmer qu'il n'existe que trois familles de neutrinos. 

L’existence d’au moins deux types de neutrinos avait déjà été proposée par le physicien d’origine italienne Bruno Pontecorvo dès 1957.

L’histoire de Bruno Pontecorvo ressemble à un roman d’espionnage.

Il fut d’abord un assistant d’Enrico Fermi et probablement un espion de l’ex union soviétique.

Le 31 Août 1950, il quitte brusquement l’Italie pour Stockholm avec femme et enfants pour passer via la Finlande en URSS où il finira sa carrière.

Bruno Pontecorvo avait émis l’hypothèse que, si les neutrinos possédaient une faible masse, ils pouvaient osciller en se transformant les uns dans les autres au cours du temps.

Cette hypothèse d’oscillation des neutrinos servira à expliquer le déficit des neutrinos solaires.

Ce n’est qu’en juin 2001 que la collaboration SNO (Sudbury Neutrino Observatory) fournit la solution de l’énigme des neutrinos solaires.

L’expérience située au Canada à 2 kms de profondeur met en jeu un détecteur immergé dans un réservoir de 30 m de haut capable de détecter les "saveurs" des neutrinos qui interagissent avec l’eau lourde qu’il contient alors que les précédentes expériences ne mesuraient que les neutrinos électroniques.

Les résultats publiés en 2002 confirment ceux des expériences précédentes pour les neutrinos électroniques mais montrent que des neutrinos muoniques et tauiques sont également présents à part égale ce qui rend le nombre total de neutrinos conforme au modèle solaire pour autant que l’on admette la possibilité d’oscillations et donc l’existence d’une masse pour les neutrinos.

L’expérience japonaise Kamland confirme les résultats de l’expérience SNO et Super kamiokandé a aussi prouvé que les neutrinos sont massifs bien qu’on ne mesure que la différence de masse et non pas les masses en absolu.

Aujourd’hui, il n’existe pas de "preuve" directe de l’oscillation des neutrinos

Et c’est là que l’on revient à l’expérience OPERA qui a justement pour but de démontrer qu’une partie des neutrinos muoniques oscillent durant les 2,5 millisecondes de leur parcours d'environ 730 kilomètres et deviennent des neutrinos tau.

En Juin 2010, après trois ans d’enregistrements, les chercheurs d’OPERA ont fini par observer une réaction convaincante avec l’apparition d’une particule tau pouvant découler du phénomène d’oscillation des neutrinos mais ce résultat demande à être confirmé.

L’expérience se poursuit donc et c’est en mesurant la durée de ce parcours que les chercheurs d’OPERA sont tombés en septembre 2011 sur l’anomalie aujourd’hui objet de vérification de neutrinos supraluminiques qui bouleverserait les fondements même de la théorie de la relativité.

Les neutrinos n’ont donc pas fini de jouer les facétieux avec les savants !

N’y a-t-il pas meilleure illustration pour les définir que l’oxymore de Corneille dans le Cid "cette obscure clarté qui tombe des étoiles" comme conclut Daniel Vignaud dans sa conférence.


Patrice Leterrier 

12 Mars 2012

 

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9 mars 2012 5 09 /03 /mars /2012 22:21

Alpha.jpg

E 

n 1927, l’université de Cambridge compte parmi ses étudiants un certain Paul Adrien Maurice Dirac.

Il est le fils de Charles Dirac dont la famille est originaire du petit village de Dirac en Charente.

Ce jeune homme gauche, timide mais incroyablement brillant n’a alors que 25 ans.

Il a l’intime conviction que toute loi physique fondamentale doit avoir une beauté mathématique.

Il cherche avec acharnement celle qui permettrait de faire la synthèse des lois de la mécanique quantique et celles de la relativité restreinte.

Il parvint, en 1928, à modéliser une équation unique qui décrit ce qu'il se passe au cœur d'une particule atomique se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière.

Mais son équation à deux solutions dont une décrit les particules élémentaires mais l’autre des particules identiques en tout point sauf la charge électrique.

L’électron, la plus élémentaire des particules, aurait donc un double dont Dirac prévoit l’existence en 1931 et qu’il appelle positron.

Et l’incroyable se produit !

A peine un an après, le physicien américain Carl David Anderson, alors âgé de 26 ans, découvre, sur les photographies de sa chambre à brouillard, la trace d’une particule ayant les mêmes caractéristiques que l’électron mais déviée en sens inverse par un champ magnétique : le positron de Paul Dirac est observée après qu’elle ait été prédit par son génie.

Depuis Matière et antimatière font fantasmer les chercheurs et les amateurs de sciences fictions.

Certains auteurs sont allés jusqu’à imaginer des anti-univers déroulant le même film en quelque sorte à l’envers que celui de l’univers.

Mais, si Andreï Sakharov a raison, toute l’antimatière aurait disparu à l’origine c'est-à-dire au moment du big bang et l’univers n’existerait qu’à cause d’une légère dissymétrie entre la matière et l’antimatière.

Petite cause grand effet puisque ce serait cette légère différence qui ferait qu’il existe quelque chose vulgairement appelé l’univers plutôt que rien !

La revue Nature du 7 mars 2012 publie une communication de la collaboration Alpha du laboratoire européen de physique nucléaire implantée au CERN de Genève.

Elle relate ses derniers progrès dans l’étude de l’antimatière.

Moins médiatique et beaucoup plus prudent dans ses déclaration que ses collègues de la collaboration Opéra - dont on se souvient des annonces tonitruantes de neutrinos soi-disant supraluminiques - , Jeffrey Hangst, porte-parole de la collaboration ALPHA déclare sobrement "Nous avons prouvé que nous pouvons sonder la structure interne de l’atome d’antihydrogène" 

Dans son émission Science publique, Michel Alberganti Journaliste scientifique assisté de Dominique Leglu directrice de la rédaction de Sciences et Avenir interrogent Etienne Klein physicien au CEA, professeur à l’Ecole centrale à Paris, Niels Madsen membre de l’équipe Alpha et Michel Spiro président du conseil du CERN sur ce que peut nous apprendre l’antimatière.

Leurs réponses à la fois passionnantes et fascinantes donnent un peu le vertige tant de si faibles quantités d’antihydrogène fabriquées à des températures si proche du zéro absolue et suspendues dans le vide peuvent être porteuses de tant d’espoir dans la compréhension du pourquoi l’univers existe.

Ce pourquoi, qui n’a rien de métaphysique, fait partie d’un des trois grands mystères de l’univers (l’absence antimatière, l’existence de la matière noire et l’existence d’une énergie du vide) sur lesquels les scientifiques butent encore.

On se prendrait à rêver sur les possibilités vertigineuses que pourraient offrir cette antimatière si Niels Madsen ne nous ramenait vite à la raison en précisant qu’il faudrait une durée équivalente à vingt fois la vie de l’univers pour fabriquer un gramme d’antimatière.

"Désormais qu’il est possible de concevoir des expériences permettant de mesurer avec précision des antiatomes" affirme le porte-parole d’Alpha.

Quel merveilleux roman policier dont on attend avec impatience les rebondissements et qui nous plonge, en quelque sorte, dans l’instant initial de l’univers si ce terme à un sens.


Patrice Leterrier 

9 Mars 2012

 

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25 février 2012 6 25 /02 /février /2012 13:59

neutrinos.jpg


G

rosse bourde possible des chercheurs du programme OPERA qui avaient annoncé en septembre dernier la nouvelle sensationnelle de neutrinos plus rapides que la lumière !

On se souvient qu’ils ébranlaient ainsi l’un des piliers de la théorie de la relativité qui, dans le même temps, trouvait une confirmation bien plus confidentielle avec la vérification du décalage vers le rouge de la lumière des galaxies dû à la gravité faite par Radek Wojtak et ses collègues de l’Université de Copenhague.

La nouvelle de la mesure potentiellement erronée de la vitesse des neutrinos est annoncée d’abord dans la revue Science.

Elle doit sans doute faire jubiler nos amis américains jaloux d’être surpassés par le LHC et la fermeture du Tevatron, l’accélérateur du Fermilab.

Deux sources possibles d’erreurs ont été détectées : D’une part une dérive d’une ampleur inconnue de l’oscillateur censé synchroniser les signaux GPS et d’autre part un possible problème de connexion de la fibre optique de 8 km reliant un GPS à la carte électronique du détecteur OPERA.

Dans le même temps, des chercheurs du Fermilab viennent de publier une nouvelle mesure de la masse du boson W avec une précision jamais atteinte auparavant qui permettra peut-être de faciliter la recherche du fantomatique boson de Higgs qui continue à se cacher malgré les efforts incessants des chercheurs du LHC.

Aujourd’hui si on tape "neutrinos vitesse de la lumière" sur google on obtient 15 900 résultats alors que "masse boson W" n'en donne que 4 et "découverte boson de higgs" en donne 9!

On voit le rôle d'amplificateur exponentiel d'internet qui semble directement lié au caractère sensationnel d'une découverte.

La course à l’événement en vogue aujourd’hui semble faire oublier aux scientifiques leur déontologie et la rigueur de l'approche scientifique qui veut qu'une expérience unique qui contredit une théorie largement confirmée par ailleurs doit être méticuleusement vérifiée et revérifiée avant que l’on se lance dans des supputations certes porteuses d’audience mais qui risquent d’être très vite contredites.

En septembre 2011, le porte parole d’OPERA, Antonio Ereditato, de l’Université de Berne (Suisse), déclarait triomphant sur le site du Cern : "après des mois d’études et de recoupements, nous n’avons découvert aucun effet dû aux instruments qui pourrait expliquer le résultat de la mesure." 

Il ajoutait, comme une forme de défi au monde scientifique "Les chercheurs de la collaboration OPERA vont poursuivre leurs études, mais nous attendons également avec impatience des mesures indépendantes qui permettront d'évaluer pleinement la nature de cette observation."

Il est troublant de constater que "malgré des mois d’études et de recoupements" la dérive possible d’un oscillateur et une mauvaise connexion entre un GPS et un ordinateur n’aient pas été décelées avant !

Nul doute que les antisciences toujours à l’affut de la moindre faute profiteront de cette bourde, qu’elle soit confirmée ou non, pour jeter un peu plus le discrédit sur d’autres résultats comme, au hasard, la source anthropique du réchauffement climatique.

La responsabilité de ce tam-tam assourdissant est partagée entre les scientifiques tellement pressés de faire des annonces et la presse (scientifique ou pas) naturellement toujours à l'affut d'une nouvelle sensationnelle oubliant quelquefois plus ou moins volontairement la vérification scrupuleuse des sources et des attendus souvent prudents mais pas toujours très lisible d'un communiqué scientifique.

La question reste comme toujours "à qui profite le crime" même s'il ne s'agit pas ici de crime et on retrouve en l’occurrence la recherche effrénée d’audience et la course incessante aux crédits des scientifiques!

Attendons donc les nouvelles mesures mais si les erreurs sont confirmées, c’est en quelque sorte dommage puisque ces neutrinos supraluminiques ouvraient de nouvelles voies de recherche.

Entre temps le boson de Higgs sera peut-être démasqué et je suis curieux par avance du nombre de réponse que cette nouvelle donnera sur google.


Patrice Leterrier 

25 février 2012


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27 octobre 2010 3 27 /10 /octobre /2010 18:19

MilkyWay-Kepler-cRoberts


J

ohannes Kepler est né en 1571 à Weil der Stadt, ville du Bade-Wurtemberg, non loin de la frontière française.

Il était issu d’une famille protestante luthérienne, fils d’un père mercenaire et d’une mère "petite, maigre, sinistre et querelleuse" qui fut accusée de sorcellerie.

Il contracta à l’âge de 3 ans la petite vérole qui le laissa presqu’aveugle ce qui ne l’empêcha pas de passer sa vie la tête dans les étoiles..

Il est connu pour avoir repris la thèse héliocentrique de Nicolas Copernic et surtout pour ses fameuses lois de Kepler qui décrivent les orbites elliptiques des planètes autour du soleil.

Il méritait de la postérité que la NASA donne son nom à la sonde lancée le 6 Mars 2009 pour scruter un minuscule cône l’univers à la recherche d’une hypothétique mais probable exoterre.

La précision de son puissant récepteur, doté de 95 millions de pixels, lui permet  de détecter l'infime baisse de luminosité provoquée par le passage devant son étoile d'une planète similaire à la Terre.

Hier la Nasa a organisé une conférence internationale pour faire le point sur les apports de la sonde Kepler qui, en quelques mois, a déjà permis de découvrir des phénomènes qui n’avaient jamais été observés auparavant.

Mais cette merveille de technologie ne se contente pas de scruter le ciel de son œil puissant à 42 facettes, elle écoute aussi le chant des étoiles dont la tessiture va de celle du violon pour des astres de la taille du soleil jusqu’à celle de l’octobasse pour la sous-géante KIC11026764 âgée de 6 milliards d’années (2 de plus que le soleil) et qui mesure deux fois la taille de notre astre.

L’ensemble de ces vibrations donne une étonnante symphonie d’une force évocatrice saisissante et qui n’a rien a envier par exemple aux cartes célestes d’Almedia Prado.

Mais cette musique n’a pas qu’un côté artistique. Elle permet aux astronomes de mesurer le rayon d'une étoile à quelques pour cent près.

Kepler a déjà écouté les plus ou moins douces mélodies de plus d'un millier de géantes rouges ayant de quelques à plusieurs dizaines de fois la taille de notre astre.

Les géantes rouges sont le stade final de l'évolution d’une étoile. Dans environ 6 milliards d'années, le soleil se transformera en une géante rouge.

Dans son voyage sidéral la sonde donne aux astronomes une vision du devenir du soleil comme une sorte de retour vers le futur.

Peut-être que dans sa quête d’une planète habitable (ce qui ne veut évidemment pas dire automatiquement habitée) elle nous renverra des vibrations ne devant rien à la conversion de l’hydrogène en hélium mais issues de la composition d’un exoMozart.

En attendant on pourra toujours rêver en regardant le ciel qui continue son expansion même si l’éternité doit avoir des limites.


Patrice Leterrier

27 Octobre 2010

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