Quels sont les liens entre les plus petits et les plus grands ? Comment les éléments constitutifs de la matière se combinent-ils pour former des étoiles, des galaxies ou des trous noirs ? A peine paru, le livre “Amazing Infinite” nous emmène au coeur d’un grand voyage scientifique exploré par une quarantaine de chercheurs. Ursula Bassler, éditrice du livre, explique les problèmes.
Pourquoi parler du plus grand et du plus petit dans le même livre ? Qu’est-ce qui tient l’autre ensemble ?
Ursule Bassler. Les physiciens visent à créer une description détaillée de l’Univers basée sur toutes les lois. Le lien entre la physique du plus grand et du plus petit s’établit naturellement. Nous cherchons à démontrer dans quelle mesure les observations cosmologiques ont des implications pour la physique des particules, et vice versa. Par exemple, le boson de Higgs, découvert en 2011, a joué un rôle majeur dans l’Univers primordial. On sait aussi qu’à l’époque du Big Bang, il y avait beaucoup de matière comme l’antimatière. Or, nous vivons dans un univers fait de matière. Savoir ce qui constitue l’antimatière est une question qui préoccupe les cosmologistes et les physiciens des particules.
Par exemple, nous savons que l’Univers est en expansion sous l’influence de l’énergie noire et qu’il est appelé à s’étendre en présence de matière noire. Les physiciens sont toujours à la recherche de preuves de ce phénomène. Enfin, il y a tout un domaine de la physique qui s’intéresse aux astroparticules. Rayons cosmiques, neutrinos cosmiques, ondes gravitationnelles sont autant de représentants de phénomènes astrophysiques se déroulant dans l’Univers.
Quel est le processus d’écriture ?
UB Il s’agit d’une collaboration basée sur les contributions d’une quarantaine de chercheurs de l’Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (IN2P3), mais aussi de l’Institut de Physique (INP) et de l’Institut National des Sciences de l’Univers (Insu) du CNRS. . . Les scientifiques ont travaillé dur pour publier et documenter leurs recherches. Ensuite, nous avons retravaillé le texte pour obtenir une histoire facile à lire et présenter le contexte historique des principaux faits. Une chose à noter à propos de la recherche en sciences physiques est qu’elle est souvent effectuée dans de grandes organisations internationales. Cet ouvrage est conçu dans un esprit collaboratif pour donner un large aperçu de la recherche à l’IN2P3.
Le livre est riche en phénomènes physiques qui dépassent nos connaissances et notre compréhension quotidiennes. Comment les amener à voir le public ?
UB Bien sûr, il y a beaucoup d’idées étranges comme le fait qu’il n’est pas isolé, mais produit des particules, des neutrinos qui oscillent, un espace-temps qui vibre et l’antimatière peut “tomber” en hauteur. Ce sont des caractéristiques physiques très éloignées de la vie quotidienne. En plus du texte, nous avons essayé de présenter ces idées avec des infographies pour guider le lecteur et l’aider à se faire une image mentale de ces idées. Nous avons inclus de nombreuses photos, de belles photos, car nous voulons que ce livre soit beau.
Des surprises sans fin également intéressé par les méthodes et les outils qui mènent à de grandes découvertes. L’histoire de deux infinis est-elle l’histoire de la nature et de l’inventivité des scientifiques ?
UB Bien sûr, il y a un échange constant entre la science et la technologie. Le progrès technologique apporte de nouvelles connaissances et en même temps, des questions scientifiques qui conduisent au développement de nouvelles technologies. Il est intéressant de voir le chemin parcouru depuis les premières photoémulsions pour capter les trajectoires des particules et les principaux détecteurs du LHC. A noter que dans ces études, les outils sont conçus et développés en laboratoire avant d’être construits en collaboration avec les industriels. Un autre aspect important est le transfert de données. Les données sont largement publiées jusqu’en 2014, la plupart des données circulant sur Internet ont été produites par le LHC.
Ursula Bassler au CERN en 2018.
Les applications techniques dérivées de ces concepts et expériences clés sont également discutées. Pourquoi s’intéresse-t-on à ces questions ?
UB La cosmologie et la physique des particules sont souvent considérées comme des sciences abstraites sans rapport avec la vie quotidienne. Nous avons voulu montrer que c’est le contraire, et qu’il existe un lien entre l’infini abstrait et l’extrême. Les méthodes et les résultats de ces recherches sont utilisés dans l’imagerie médicale, par exemple, ou dans les équipements qui prennent des photos à l’intérieur du volcan. Sans oublier, bien sûr, la création du World Wide Web au CERN. Nous abordons également la question de l’énergie nucléaire et de la radioactivité dans l’environnement. Cela fait partie de la physique des deux infinis.
L’un des principaux thèmes qui traversent ce livre est l’idée d’unifier la physique de deux infinis. Pensez-vous que nous sommes proches de ce moment crucial où nous réussirons à réunir ces deux physiques en une seule grande idée ?
UB Je n’en ai aucune idée, mais la création d’une théorie de la gravité quantique qui permet d’ajouter la gravité qui marche beaucoup et la mécanique quantique qui explique le monde microscopique est une des raisons de continuer cette recherche. Pendant longtemps, la recherche expérimentale a été guidée par des prédictions théoriques. Maintenant, je crois que l’expérience et l’observation montreront la voie. Ce sont eux qui pointent les incohérences des modèles physiques actuels et nous donnent donc des indices sur la physique moderne. ♦
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Des surprises sans finUrsula Bassler (dir.), CNRS Editions, nov. 2022, 336 p., 24 €
