Sciences & Techniques: Les particules

« Sciences & Techniques: Les particules De Newton à Hawking, les physiciens rêvent d'offrir aux hommes une grille de lecture de l'Univers.

Derrière les barreaux de la grille, une foule de particules s'agite.

Rédiger les bonnes étiquettes sur les cages du zoo, aller dénicher dans la jungle universelle des espèces rares.

La physique toucherait-elle au but ? Le prix Nobel de physique, Richard Feynman, raconte dans son livre "La nature de la physique" , une discussion avec un interlocuteur féru de soucoupes volantes.

Feynman affirme tout de go qu'il n'y croit pas. "Est-ce vraiment impossible? Pouvez-vous le prouver?" lui rétorque son contradicteur.

"Non, je ne peux pas, je pense seulement que c'est très improbable".

L'autre s'emporte: "Mais vous n'êtes pas du tout scientifique.

Si vous ne pouvez pas prouver que c'est impossible, comment pouvez-vous dire que c'est improbable?" Justement, note Feynman, c'est cela qui est scientifique: "La science consiste seulement à dire ce qui est le plus probable, ou le moins probable, et non à prouver sans cesse ce qui est possible et impossible". Dans ce texte de 1964, Feynman résume ainsi l'objet du désir des physiciens: "Des galaxies au mouvement onduleux des tentacules d'une pieuvre, tout n'est qu'atomes et particules batifolant selon des lois physiques connues." Tout réside dans l'écriture correcte de ces lois les "probables"... En 1992, le champ d'intervention de cette science, qui s'affirme par essence "fondamentale", s'est considérablement étendu: du Big Bang jusqu'aux particules les plus fugaces, les tentacules de la pieuvre "Physique" se déploient aux deux extrémités du temps.

A tel point que certains théoriciens, tel Stephen Hawking, ne craignent pas d'annoncer l'aboutissement de leur ambition pour bientôt: dans 10 ou 20 ans, tout au plus... D'où vient cette tranquille assurance d'une fin prochaine? D'une constatation: confortées par un ensemble de résultats expérimentaux obtenus à prix d'or, les théories élaborées pour rendre compte de divers aspect de la matière (électromagnétisme, forces nucléaires...) engagées depuis longtemps sur le chemin de l'unification, s'approchent du point ultime de convergence.

Ce qui ne signifie nullement, comme le souligne Stephen Hawking lui-même, que nous côtoyions l'omniscience, c'est-à-dire que nous soyons bientôt capables de tout prédire dans l'Univers.

La lucidité la plus élémentaire montre en effet que les équations mathématiques au cœur de ces théories sont tellement complexes "qu'elles sont impossibles à résoudre sauf dans des cas très simples"... Jetons un regard rapide sur l'objet du désir des physiciens.

Une théorie physique, c'est un ensemble de considérations condensées dans un petit nombre d'équations mathématiques.

Le prédécesseur de S.Hawking à la chaire de mathématiques de Cambridge, Isaac Newton, avait ainsi condensé sa théorie de la gravitation dans une équation permettant de prédire de nombreux phénomènes : de la chute d'une pomme aux trajectoires des planètes.

Cette équation a le mérite d'être simple, et donc de connaître des solutions faciles. On sait qu'elle exprime que deux corps s'attirent en proportion de leur masse et en proportion inverse du carré de la distance qui les sépare.

Mais on peut aussi lui faire dire bien d'autres choses...

Car, derrière la formule mathématique, se cache une image de l'Univers : celle de corps distribués dans l'espace et reliés entre eux par des forces.

Et cette représentation fut extrêmement féconde : de nombreuses branches de la physique, soucieuses d'atteindre le degré de généralité et le pouvoir prédictif de la physique de Newton, se l'approprièrent.

L'électricité, par exemple, a révélé que ce modèle collait parfaitement à l'explication de l'interaction entre deux charges électriques (loi de Coulomb). Le mouvement de convergence entre gravitation et électricité a cependant connu un arrêt brutal au milieu du XIXe siècle : en unifiant l'électricité avec le magnétisme, Maxwell a introduit un jeu d'équations qui impliquent que l'interaction électromagnétique n'est pas transmise instantanément, mais qu'elle se propage à la manière d'une onde.

Et cette onde se déplace à la vitesse de...

la lumière ! D'où un gain supplémentaire dans l'unification : lumière et électricité répondent aux mêmes équations.

Mais aussi une perte considérable : chez Newton, l'interaction ne se propage pas, elle s'exerce dans le même temps à travers tout l'espace.

Dans ce mouvement, Maxwell projetait donc la gravitation au-delà des frontières de la grande unification théorique.

Et, en cette fin de vingtième siècle, on peut dire qu'elle n'en est pas encore revenue, malgré les réinterprétations de l'espace-temps dues à Einstein... Et la désillusion - provisoire- s'accrut encore chez les partisans de la beauté simplificatrice du schéma Newtonien.

En effet, on ne tarda pas à découvrir des formes d'interaction, différentes à la fois du formalisme de la gravitation et de l'électromagnétisme.

Au. »