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Neutrinos: la révolution attendra

2012-06-09T23:48:55+02:00

Le monde était alors entré en ébullition. Le monde des scientifiques et celui des amateurs passionnés des choses de la Terre et de l’univers. Si les neutrinos allaient plus vite que la lumière la théorie d’Einstein tombait de haut. Le monde ne serait plus ce qu’il est. Nous ne serions même plus sûrs que c’est bien notre image que renvoie le miroir quand nous nous rasons ou mettons du mascara. Les quelques petites certitudes que les chercheurs élaborent patiemment n’avaient plus de fondement, tout devenait possible, même les rêves les plus fous de voyage dans le temps et l’espace lointain.

La nouvelle avait alimenté de brillantes controverses et de nombreuses spéculations. Mais un bémol avait accompagné cette annonce: il fallait faire et refaire encore les mesures pour bien valider l’information. Les scientifiques ont ceci de formidable qu’ils ne fonctionnent pas à la croyance mais à l’expérience répétée. Ce qui ne se vérifie pas dans la répétition n’a pas de réalité.

Enfin oui et non. Nombre de connaissances ont d’abord été démontrées mathématiquement avant d’être vérifiées physiquement. C’est le cas de la relativité générale d’Einstein. La vérification s’est faite longtemps après, quand les instruments technologiques ont été capables de constater certains des effets prévus par la théorie. On peut ici admirer sans réserve des sciences aussi abstraites que les mathématiques et la physique, qui exposent des mécanismes de la matière et de l’univers uniquement par le raisonnement et le calcul. Ces sciences révèlent la formidable logique de la matière et de ses interactions.

On a reproché au physicien d’avoir annoncé cette hypothèse trop rapidement. Plus vite que la lumière, même! Le reproche est certes justifié du point de vue de la déontologie scientique. Le physicien a divisé ses collègues au point où il a finalement démissionné de son poste en mars dernier. En Italie, les mauvaises langue le surnomment le «physicien du flop». Je ne suis pas certain qu’il mérite cette indignité. Il avait lui-même émis des réserves et demandé à ce que d’autres laboratoires de recherche refassent les mesures. Il aurait peut-être dû faire l’annonce plus discrètement. Peut-être cherchait-il son quart d’heure de célébrité. N’empêche, il a secoué les puces du monde et fait discuter sec un peu partout. Un joli coup d’adrénaline intellectuelle et conceptuelle!

Donc le monde que nous connaissons reste le même. Pour un moment faut-il ajouter, car nous ne savons pas quel sera l’avancement des connaissances dans 100 ou 1‘000 ans. Mais en l’état de nos connaissances les neutrinos ne vont pas plus vite que la lumière. Ce qui est d’abord passé pour une vitesse supérieure n’était que la conséquence d’un branchement défectueux! Mille tonnerres! Quelle déception! Etre ainsi au bord de «la» découverte du siècle et se faire moucher pour une affaire de quincaillerie... Les rêves les plus fous s’aplatissaient sur le mur de l’implacable dureté du réel.

Mais les poètes sont toujours là. Eux n’ont pas besoin de vérifications. Leurs images nourrissent notre part de rêve. Si donc les scientifiques ont remis les idées en place, il reste toujours la poésie pour réinventer le monde et la perception que nous en avons. Dans le découplage entre la science et la poésie il y a la vie qui danse dans le vent comme un vol de papillons.

Et puis, sommes-nous bien sûrs que c’est bien notre image que le miroir nous renvoie quand nous nous rasons ou mettons du mascara?

Images: 1. Geniorama. 2. Papillon monarque

Ouvrages de John Goetelen:

Etoiles de Haute-Provence:

En ligne ou en librairie:

Il n’y aura pas de révolution en physique. Pas sur cette question. Les mesures ont été faites et refaites jusqu’à ces derniers jours et cette fois c’est définitif: les neutrinos ne vont pas plus vite que la lumière. L’hypothèse avait été avancée en septembre dernier par le physicien responsable du projet Opera au Cern, monsieur Ereditato.

Mais... comment a-t-on mesuré la vitesse de la lumière?

2011-09-24T13:44:59+02:00

La contemplation des ours sauvages ou des mammouths devait aussi être différente. Ne serait-ce que par le danger qu’il représentaient à une époque où le fusil n’existait pas, et aussi parce qu’à l’époque c’était une viande de choix pour tout un clan - alors qu’aujourd’hui ils sont l’objet de manifestations sur les routes des Pyrénées. Enfin, les ours, pas les mammouths.

Mais il y a au moins un point commun entre eux: quand ils voient le soleil se lever c’est qu’il est là. Pour eux, il est là, devant leurs yeux, là où brille le disque blanc-rouge. Alors qu’il n’y est pas. Il est plus haut. Et oui, sa lumière met une huitaine de minutes à atteindre la Terre. Donc huit minutes avant que sa lumière ne nous atteigne il est déjà là, dans le ciel, à portée de vue. Etrange sensation que ces minutes qui précèdent l’apparition des premiers rayons: le soleil est là, quelque part, mais encore invisible.

Ce décalage n’est perceptible qu’à partir du moment où nous avons un élément de référence pour mesurer la vitesse à laquelle la lumière se déplace. Pour les Néanderthal comme pour les poètes ce n’est pas important. Pour les scientifiques, ça l’est. Comment leur est-il venu l’idée de mesurer la lumière? Comment ont-il pressenti ce décalage dans le temps, alors que les photons sont si rapides (eur vitesse a été fixée par le bureau international des poids et mesures à 299 792 458 m/s)?

La mesure de la vitesse de la lumière est liée au changement de cosmogonie des 16e et 17e siècle. Galilée avait déjà soutenu la thèse révolutionnaire de Nicolas Copernic qui affirmait que le soleil était au centre de l’univers, et non la Terre. Après 15 siècles de relative stagnation l’astronomie se réveillait et allait changer la philosophie, la science et la religion.

L’idée que la Terre tournait autour du soleil et non l’inverse, engendrait des changements dans presque toutes les connaissances scientifiques ayant trait à l’univers. Il faut attendre James Bradley, astronome anglais du 18e siècle, pour voir la première démonstration scientifique de la rotation de la Terre autour du soleil. Avec l’héliocentrisme vient la notion de vitesse et de variabilité dans les distances. On comprend que la lumière se déplace dans l’espace, et la mécanique céleste refondée sur l’héliocentrisme permet de faire des mesures impensables quelques siècles plus tôt. Ainsi, entre 1728 et 1729, Bradley mesure le temps que met la lumière du soleil à nous parvenir: 8 minutes et 12 secondes, avec une marge d’erreur de plus ou moins 10 secondes. On n’en est pas loin: 8 minutes et 19 secondes.

En 1849, le physicien français Hippolyte Fizeau établit la mesure de la vitesse à 315’000 km/s, soit avec 5% d’erreur. Cette mesure a été réalisée au moyen d’un appareil mécanique à roue dentée (voir l’expérience de Fizeau).

Puis les choses s’accélèrent. En 1862, Léon Foucault, physicien et astronome français, qui inventa entre autres le gyroscope, place la mesure de la vitesse de la lumière à 298’000 km/. En 1882, Simon Newcomb la place à 299 860 ± 30 km/s.

Le 20e siècle voit la précision s’affiner grâce à de nombreuses expériences. En 1978, l’utilisation du laser permet de fixer cette vitesse à 299 792,45898 ± 0,0002 km/s, établie dans le vide. C’est cette mesure qui sera validée en 1983 par le bureau international des poids et mesures.

Le mètre est également fixé selon la vitesse de la lumière: «c’est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299 792 458 seconde. « (Wiki)

Aujourd’hui cette vitesse pourrait ne pas être la limite maximale de déplacement dans l’espace, comme l’expérience récente vient de le suggérer. Toutefois aucune conclusion définitive ne peut être tirée. La recherche fondamentale et la connaissance de l’univers n’ont pas fini de nous faire rêver.

Etoiles, violence, feu et amour en Haute-Provence:

Il y a des différences nettes entre les hommes de Néanderthal et les poètes: la première fois que nos lointains cousins se sont trouvés devant un océan, c’était infranchissable. Qu’il y ait d’autres terre, un autre monde, était probablement inimaginable. Alors que les poètes écrivent de nombreux textes sur l’autre rivage, comme le lieu d’un Eden libérateur ou d’une perte totale de l’être.

Plus vite que la lumière!

2011-09-23T16:32:00+02:00

Bon, il ne reste qu’à plonger avec le Titanic de la science, une des certitudes les mieux ancrées de ces dernières décennies: la vitesse de la lumière n’est plus la limite infranchissable que l’on pensait. Des neutrinos la dépassent! Pas de grand chose: 6 km/seconde sur 300‘000. Un peu comme quand une 2 chevaux tente de dépasser un camion des années 50 dans une côte: au bout d’une demie-heure elle a péniblement atteint la moitié de longueur du camion...

N’empêche: la vitesse de la lumière était supposée être le must en matière de mobilité douce. Ce ne serait plus le cas.

Enfin, n’allons pas trop vite: rien n’est encore certain. Les physiciens du CERN et les italiens de San Grasso n’ont après tout testé que 15‘000 fois leur expérience. Et c n’est pas parce qu’ils ont obtenu 15‘000 fois le même résultat qu’ils ont décroché le prix Nobel. Cette expérience avait déjà été réalisée aux Etats-Unis. Et bien ce n’est pas encore assez. Les chercheurs demandent que d’autres équipes recommencent des milliers de fois la même expérience pour la valider.

J’adore les scientifiques: ils ne croient jamais au premier résultat. Ils essaient, recommencent, critiquent, cherchent la faille, et n’affirment (temporairement) que quand ils ne peuvent plus faire autrement.

Comment expliquent-ils cela? Soit en effet des neutrinos vont réellement plus vite que la lumière, soit ils traversent des dimensions encore inconnues, des sortes de «raccourcis». De là à dire que les neutrinos trichent...

Donc on ne sait pas quelle est la bonne explication. Mais les résultats montrent que ces neutrinos, lancés à toute vitesse dans un tunnel de 732 km sous les Alpes, arrivent avec 20 mètres d’avance sur la lumière. Soit 60 nanosecondes. N’essayez pas de compter, vous n’arriverez pas à vous la représenter. Une nanoseconde c’est un milliardième de seconde: 0,000000001 seconde. Cette infime durée existe puisqu’on la vit, mais nos sens ne sont pas programmés pour se la représenter ou la ressentir. Même si l’on fait «Bip» très rapidement, au mieux on sera à un centième de seconde. Et encore: le déclenchement de la voix et son arrêt demandent un temps fou!

Mais avec tout cela que devient Einstein? Sa théorie est-elle erronée? Pas forcément. D’abord il faut encore vérifier avant d’avoir une certitude. D’autre part il pourrait avoir raison dans un certain ordre de vitesse, comme Newton avait raison dans un autre ordre de vitesse. A l’époque de Newton on percevait le temps et la vitesse d’une certaine manière. Pour Newton le temps est fixe, il est le même pour tous les observateurs. C’est juste et cela fonctionne pour des ordres de masses et de vitesses relativement peu importantes. Au niveau de l’univers, la relativité d’Einstein est plus adéquate: le temps varie selon la position de l’observateur. Aujourd’hui nous allons peut-être découvrir qu’il y a encore d’autres aspect de l’univers, au-delà du connu. Un peu comme un système de poupées russes.

Tout le monde scientifique ne crie pas encore à la découverte. Un spécialiste français de la théorie des cordes, Thibault Damour, l'un des cinq professeurs permanents de l'IHES (Institut des hautes études scientifiques), est plus prudent. Interviewé par Le Point il déclare entre autres:

«Si vraiment on avait franchi la vitesse de la lumière, ce serait passionnant, car rien n'est tabou en physique, mais le dépassement qu'ils ont observé est tellement énorme - 2 10-5 (comprendre deux dix moins 5) - que cela paraît peu probable. Sachez que la relativité restreinte, qui est là en cause, a déjà été testée avec 22, voire 27 décimales ! D'autre part, en 1997, l'explosion d'une supernova a bombardé la Terre de neutrinos. Or ceux-ci sont arrivés exactement en même temps que la lumière, compte tenu du décalage des émissions de la lumière et des neutrinos au départ.»

Betelgeuse, étoile géante de la constellation d'Orion, serait sur le point d'exploser: on pourra refaire les tests in vivo.

N’empêche, si cela se vérifie, rien n’empêche de penser que bientôt on prendra un engin superrapide pour aller passer ses vacances sur un système planétaire du côté d’Alpha du Centaure, une des étoiles les plus proches de nous à 4,37 années lumière. Soit à peine 280‘000 fois la distance Terre-Soleil.

Ben quoi: on a le droit de rêver, non?

Etoiles de Haute-Provence:

Ça, on ne peut plus s’asseoir sur une connaissance sans qu’elle nous pète au nez tôt ou tard. Les certitudes les plus bétonnées, les tranquilles assurances, ça te prend une de ces gueules quand ça lâche! Et pas la peine de s’accrocher à la rambarde: les vis se sont fait la malle.