Kosmos

L’épopée des particules

note de Christine Mourlevat-Brunschwig - SPS n°322, octobre / décembre 2017

Kosmos

L’épopée des particules

Antoine Letessier Selvon

CNRS éditions, 2017, 177 pages, 18 €

Physicien des hautes énergies et directeur de recherche au CNRS, Antoine Letessier Selvon retrace ici sa propre aventure de chercheur s’imbriquant au sein d’une nouvelle ère de la physique, celle qui utilise les notions de champs et de probabilité, et décrit une réalité considérablement éloignée de notre quotidien, la physique des particules.

L’histoire gravite autour des rayons cosmiques qui seront les déclencheurs d’interrogations exceptionnellement fructueuses et demeurent encore aujourd’hui une source de multiples questionnements. Au début du XXe siècle, un phénomène anodin, la décharge spontanée de certains objets, intrigue les scientifiques. Et en 1910, afin de vérifier si cette décharge est vraiment due à la radioactivité naturelle de la Terre, ce que les savants prétendent, Theodor Wulf, un prêtre jésuite, muni d’un ingénieux électroscope bricolé par ses soins, parcourt pendant quatre jours d’affilée les escaliers de la tour Eiffel, sans constater la décharge pourtant attendue par ces différences d’altitude. L’aventure se corse encore avec Victor Hess qui embarque ses détecteurs en ballon, avec une témérité digne des savants de Jules Verne. Il constate que l’ionisation de l’air observée avec les électroscopes triple à 5 000 mètres d’altitude et pourrait s’expliquer par un rayonnement extrêmement puissant, les rayons cosmiques. Toutefois, le scepticisme continue de régner dans la communauté scientifique car comme le souligne l’auteur, pour abandonner une idée simple pour des hypothèses inconnues, il faut des mesures irréfutables.

Toutes les étapes de cette aventure sont narrées avec une verve toujours admirative pour les scientifiques et leurs recherches. Avec des points focaux sur les savants les plus célèbres, Maxwell, Dirac, Einstein, et d’autres tout aussi essentiels, Hertz, Anderson, Yukawa, l’ouvrage brosse en moins de deux cents pages un véritable panorama des principales étapes de cette révolution. Peu à peu, le monde des particules se dévoile. En quinze ans, l’existence des photons, prédits par la théorie des quanta, est officialisée et le monde quantique s’impose avec ses objets pouvant se propager comme des rides à la surface de l’eau ou interagir comme des boules de billard, selon les circonstances. Les rayons cosmiques révèlent que la matière est double, la collision de deux photons peut aboutir à deux particules distinctes de matière et d’antimatière, phénomène qui marquera le point de départ des nouvelles théories de la physique des particules. Aujourd’hui, l’électrodynamique quantique (la théorie relativiste quantique) est l’une des théories physiques parmi les mieux vérifiées expérimentalement !

Le récit devient encore plus palpitant, à partir de la seconde moitié de l’ouvrage, lorsque l’auteur commence à être impliqué personnellement dans cette épopée. En 1995, il part dans l’Utah, à la recherche d’un site idéal pour la détection des rayons cosmiques, profitant de l’opportunité pour reprendre un contact plus direct avec la nature qu’il étudie, et découvre enfin au télescope la majesté de la planète Jupiter entourée de sa petite cour de satellites. « Une soirée étoilée… l’immensité de la nature et ses mystères nous submergent et mettent en avant l’extraordinaire volonté des hommes à en percer les secrets » (p. 28). Antoine Letessier Selvon transmet, avec flamme et simplicité, son investissement dans le projet Pierre Auger, dont le but est de déterminer l’origine des rayons cosmiques, l’une des principales énigmes de l’astrophysique contemporaine. L’étau se resserre progressivement sur l’origine de ces rayons grâce aux 1 600 détecteurs de l’observatoire Pierre Auger répartis sur 3 000 kilomètres carrés du territoire argentin. Ils sont constitués de matière formée de hadrons et accélérée au voisinage de trous noirs ou d’étoiles à neutrons. Cependant la diminution brutale du flux aux hautes énergies reste totalement mystérieuse : une dizaine de rayons cosmiques par an sont enregistrés au lieu des 300 attendus. Si l’on songe que notre compréhension de l’Univers dépend de l’organisation des particules… « et si ce n’était qu’un début ? » se prend à rêver Antoine Letessier Selvon en écoutant Jean-Sébastien Bach. D’ores et déjà, avec cet ouvrage, il a parfaitement rempli son projet de « mettre à la portée de tous des connaissances ignorées de la majorité ».

Mis en ligne le 12 février 2018
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