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Est-ce qu’on joue au football ou aux billes avec les particules ?

Les énigmes de la naissance de l’univers seront-elles résolues par des collisions ?

Le jeu amorcé à Genève sera-t-il suffisant à comprendre notre monde ?

jeudi 11 septembre 2008, par Picospin

Le grand collisionneur de hadrons (LHC), que l’Organisation Européenne pour la recherche nucléaire (CERN) va faire démarrer demain près de Genève, permettra-t-il aux scientifiques de repousser les limites du savoir pour le reculer aux toutes premières fractions de seconde après le Big bang, l’explosion qui a été à l’origine de la « création » de l’univers avant que les diverses structures en fusion dans le magma, la soupe originelle se refroidissent ?

Un spécialiste des collisions

« Sans le LHC, (Large Hadron Collider) il est impossible de dépasser le point auquel nous sommes parvenus actuellement et de la dépasser en physique des particules », confie Robert Aymar, le directeur général du CERN et de résoudre les questions fondamentales laissées en suspens, concernant l’origine de la matière dont nous sommes constitués et les quatre forces fondamentales de la nature (gravité, électromagné­tisme, force nucléaire forte, force nucléaire faible), qui attendent toujours d’être unifiées par une seule et unique théorie. Un hadron est une particule composite formée de quarks dont deux modèles existent : les baryons et les mésons. Le nom hadron qui vient du grec, signifie "fort". En effet, les hadrons sont les particules qui sont sensibles à l’interaction forte, contrairement aux leptons. Les 4 problèmes dont la solution a été confiée à cette machine sont 1. de trouver le boson de Higgs, particule insaisissable inventée par le physicien britannique Peter Higgs, « pour expliquer l’origine de la masse de toutes les particules de l’Univers, y compris la sienne propre », Sa découverte, pour laquelle les Américains du Fermilab, près de Chicago, sont en concurrence avec ceux du Cern, parachèverait le fameux « modèle standard », qui intègre, depuis les années 1970, les connaissances actuelles dans le domaine de la physique des particules. La quête de ce Graal des physiciens se fera dans les deux grands détecteurs du LHC, Atlas et CMS (« solénoïde compact pour muons »). Le programme des chercheurs souhaite aller au-delà de cette interrogation car si on ne trouve que le Higgs, ce sera un échec, car on n’aura fait que confirmer l’existence d’une particule déjà prédite par la théorie.

Connaissance de la matière

En ce cas, la connaissance de la matière n’aurait guère avancé et il sera très difficile de trouver de nouveaux moyens financiers pour construire une machine encore plus puissante capable de prendre le relais du LHC, qui, est destiné à fonctionner pendant vingt-cinq ans. Or l’enjeu consiste justement à dépasser certains de ces modèles, en obtenant, par l’expérience, des résultats susceptibles de les contredire. C’est-à-dire, en travaillant, comme c’est le cas au LHC, à des niveaux d’énergie encore jamais atteints dans un accélérateur. 2. d’’explorer la supersymétrie, concept permettant d’expliquer la découverte la plus étrange de la dernière décennie, à savoir que la matière visible ne représente que 4 % de la masse totale de l’univers. La matière noire (23 %) et surtout l’énigmatique énergie noire (73 %), qui permet de rendre compte de l’accélération de l’Univers, se partagent le reste. Une hypothèse avancée consiste à supposer qu’une partie de la matière noire est faite de particules supersymétriques, comme les mystérieuses Wimps (acronyme anglais signifiant « particules interagissant faiblement avec la matière ») qui n’ont encore jamais été détectées. Enfin, la validation de la supersymétrie favoriserait l’unification des forces fondamentales à l’œuvre dans la nature, mais cette supersymétrie ne s’exprime qu’à des niveaux d’énergie extraordinairement élevés. « Si le LHC confirme cette théorie, il y aura sans aucun doute un prix Nobel pour ses inventeurs », prédit le physicien américain Lee Smolin dans son ouvrage "Rien ne va plus en physique !" (Dunod, 2007). 3. Percer le mystère de la matière et de l’antimatière.

Symétrie ?

Lorsque l’énergie se transforme en matière, elle produit une paire de particules et son reflet, une antiparticule de charge électrique opposée. Lorsqu’une particule et son antiparticule entrent en collision, elles s’annihilent mutuellement en un petit éclair d’énergie. La logique voudrait que matière et antimatière existent dans l’univers en quantités égales, mais le mys­tère, c’est qu’en fait l’antimatière n’est que rarement détectée. 4. Recréer les conditions qui prévalaient dans les millièmes de seconde qui ont immédiatement suivi le Big bang. La matière était alors une soupe dense et chaude appelée plasma quarks-gluons. En se refroidissant, des particules appelées quarks se sont agglutinées en protons et neutrons et autres particules composites. Le LHC fracassera des ions de plomb les uns contre les autres dans le détecteur baptisé « Alice », en générant brièvement des températures cent mille fois plus élevées que celle du centre du soleil. Ces collisions doivent libérer les quarks de leur gangue, phénomène qui permettrait aux chercheurs de voir comment ces quarks libérés s’agglutinent pour former de la matière. Ce programme a fait l’objet d’une admiration sans bornes de la part des scientifiques américains comme l’écrit en première page l’hebdomadaire Newsweek. L’hommage est suffisamment rare pour être relevé. Ce dernier vient de consacrer sa couverture à "la plus grande expérience jamais conduite". Son sous-titre - "Et elle est européenne" - parle de lui-même : quand les Européens s’associent, ils peuvent être des champions de la "big science" et en remontrer à tous leurs rivaux. Les physiciens démarrent leur machine à expliquer l’Univers. L’accélérateur géant de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) en fournit une preuve éclatante. Cette machine, qui entre en service aujourd’hui, 10 septembre, a nécessité un investissement de 3,7 milliards d’euros, financés à 90 % par les 20 Etats membres du CERN.

A combien revient un choc de particules ?

Son objectif est de reproduire, en entrechoquant des particules, les premiers instants de l’Univers, pour mieux en comprendre la trame intime. Il s’agit de répondre à quelques questions vertigineuses : pourquoi les choses ont-elles une masse ? Où est passée l’antimatière ? De quoi sont faits les 96 % de l’Univers qui nous restent inconnus ? Existe-t-il d’autres dimensions ? Certains voient dans cette entreprise gigantesque, qui mobilisera quelque dix mille scientifiques de plus de cent nationalités pendant des années, un geste presque poétique : aucune retombée directe n’est attendue du fracas des protons, hormis quelques prix Nobel. Les physiciens seraient-ils donc de doux rêveurs, conquérants de l’inutile ? Leur capacité à mobiliser des fonds internationaux démontre, au contraire, qu’ils inventent une mondialisation des connaissances dont d’autres secteurs - scientifiques ou non - pourraient utilement s’inspirer. S’ils ont convaincu les financiers, c’est parce que ces recherches fondamentales conduisent à pousser la technologie dans ses retranchements. Ainsi, c’est au CERN que le World Wide Web a été inventé, pour les besoins de communication entre chercheurs. Les aimants supraconducteurs nécessaires à l’accélération des particules trouveront d’autres débouchés, tout comme les grilles de calcul mises en place pour absorber les gigantesques masses de données produites par le tube fabricant de collisions. Cette information largement prévue dans le programme de conception et de réalisation de l’anneau de 27 km qui se déroule au-dessous de la région de Genève et de la frontière franco-suisse suscite des commentaires plus négatifs que positifs malgré le contexte exceptionnel dans lequel il se situe.

Etalage de science

C’est ainsi que l’on peut lire successivement des phrases comme celle-ci, des opinions comme celle-là qui en disent long sur les réactions instantanées des internautes manifestement surpris par cet étalement subit de science, de projection dans l’avenir et des ouvertures vers la science fiction qu’elle crée. Aux décideurs qui douteraient que la soif de connaissance justifie les efforts budgétaires requis par la science fondamentale, la lecture de Newsweek s’impose car elle nous console de l’impuissance politique européenne. Voilà une expérience proposée par des Belges pour démontrer une théorie d’un Britannique. Après cet exploit réalisé par un groupe d’homme déterminés à réussi après des années d’errements, l’heure de l’Europe est arrivée ! Cette reconnaissance n’empêche pas les esprits chagrins et les sceptiques de critiquer, de douter ou de prendre des attitudes négationnistes sinon empreintes de catastrophisme. Du temps de Pasteur, un savant voulait faire du bien à l’humanité. Ensuite, on a cherché le secret de la matière et on a trouvé la bombe A qui met notre vie en danger. Au CERN on veut recréer le Big Bang ! Tout cela ressemble à une fourmilière qui glapit de joie quand un groupe de fourmis invente l’insecticide. Le syllogisme est tout à fait logique et exact ; c’est le paralogisme qui se déguise en logique pour le bonheur de la rhétorique. C’est un peu pâle comme Edito pour un sujet de cette importance. D’abord reprendre la mantra du soit-disant ’big bang en bouteille’..vous auriez pu éviter. (Ok, les physiciens qui répètent ce genre d’absurdités à l’envi sont les premiers coupables) Mais surtout, a propos d’Europe, il serait essentiel de souligner que les succès du CERN viennent de ce qu’il est dirigé par un Consei indépendant des gouvernements des Etats membres.

Critiques acerbes

C’est là l’origine de la force qui manque à l’Europe politique. Comme toute théorie, le Big Bang est réfutable. Mais c’est la seule pour l’instant qui rende compte, même imparfaitement et incomplètement, de la fuite des galaxies, du rayonnement de fond de Penzias et Wilson en 1965 et du Modèle Standard auquel il ne manque plus que le boson de Higgs. Des non européens participent au LHC, c’est vrai, mais halte aux rabat-joie qui préfèreraient que ce soit Stanford qui trouve le Higgs ou autre chose.
Il faudra recommander la lecture de Newsweek a Madame Palin et ses amis créationnistes ! « Le Monde » n’a pas précisé s’il s’agissait de Newsweek "édition européenne" ou de celui que lira un habitant de Manhattan. La différence est pourtant de taille, puisque ce dernier aura une "Une" consacrée à Sarah Palin ! L’édition internationale est prestigieuse... mais pour nous. Cette tribune est bien simpliste. La "théorie" du big bang n’est pas acceptée par tous, loin s’en faut. On peut aussi parier qu’aucune découverte majeure ne sortira de toutes ces expériences fort chères. Quand aux européens qui se serreraient les coudes, il faudrait aussi signaler qu’il y a bien d’autres nationalités au CERN. Un peu de mesure SVP. Cela doit représenter une des expériences les plus attendues dans la vie d’un physicien. Effectivement, même si les résultats espérés ne sont pas au bout, il y a de très fortes chances que cette expérience soit tout de même le point de départ de nouvelles technologies pour notre quotidien... ou plutôt celui de nos enfants. Tout à fait d’accord. C’est avec le message sous-entendu qu’il y a un problème : "l’union faisant la force, il n’y a qu’à en faire autant pour l’intégration supranationale européenne". C’est ce qu’on appelle un syllogisme, une figure rhétorique aux apparences logiques mais inexacte en réalité. Car la comparaison ne vaut pas. A telle enseigne que ce genre de coopération peut parfaitement exister au niveau interétatique comme cela a été le cas pour la mise au point d’ Airbus ou d’ Ariane), et c’est manifestement le cas ici, d’ailleurs. Non à l’amalgame !