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L'univers

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L'univers, le vide, le big bang, les particules, la physique au sens large

Le neutrino, cette particule insaisissable. Que sont les neutrinos ?

Le neutrino, cette particule insaisissable

D’où proviennent-ils ? Comment sont-ils créés ? Quand et comment les a-t-on découverts ? Les neutrinos ouvrent-ils une fenêtre nouvelle pour l’astronomie ? Que peuvent-ils nous apprendre sur l’univers et nos origines ? Les ondes gravitationnelles, un an après. Qu'est-ce qu'une onde gravitationnelle ?

Les ondes gravitationnelles, un an après

Comment sont-elles générées ? Quelles sont les sources susceptibles de générer des ondes gravitationnelles détectables sur Terre ? Comment les détecter ? Système solaire : la ruée vers l’eau. On a longtemps pensé l’espace comme un désert aride, et la vie comme un petit miracle terrestre, un accident si ce n’est unique, en tout cas rarissime à l’échelle du cosmos, tellement rare qu’il a même été pendant longtemps plus aisé de la penser comme une manifestation divine.

Système solaire : la ruée vers l’eau

Or l’avancée de nos connaissance tant en astrophysique, en physique fondamentale et en chimie a commencé à tordre le cou à ce modèle en montrant, tout d’abord, que l’eau, cette molécule toute simple, était finalement assez abondante dans le vide interstellaire. Et puis, petit à petit, non seulement qu’elle n’était pas seulement abondante sous sa forme solide, la glace, mais qu’elle pourrait bien être abondante également sous sa forme liquide et à des endroits pourtant très éloignés du soleil.

Nouveau portrait de la Voie lactée : que sait-on de notre univers proche ? En septembre, en plein cœur de la rentrée littéraire, a été publié un livre passé inaperçu et pourtant essentiel.

Nouveau portrait de la Voie lactée : que sait-on de notre univers proche ?

Il s’agit du premier tome de l’encyclopédie galactique du satellite GAIA. GAIA, c’est un télescope, dont l’objectif est de nous livrer une cartographie jusqu’à présent inégalée de notre voisinage galactique propre. Recenser plus d’un milliard d’étoiles et apprendre à connaître enfin cette grande inconnue que l’on appelle la Voie Lactée. Voie Lactée : que sait-on de notre univers proche ? Trinh Xuan Thuan : l’univers est-il vide ? Le mardi, nous parlons de planètes et donc, d’espace.

Trinh Xuan Thuan : l’univers est-il vide ?

Il est partout, partout autour de nous, et partout à l’intérieur de nous, dans l’espace, le cosmos et dans les plus petites particules quantique. Et pourtant, nous ne savons toujours pas exactement ce que c’est que le vide. Ajoutez à cela un soupçon de conception taoïste de l’univers, et vous obtiendrez « La plénitude du vide », le nouveau livre de notre invité qui examine, depuis l’antiquité jusqu’à nos jours, cette curieuse notion du vide, un vide étrangement plein, sans aucun passage à vide.

CERN : Y-a-t-il une vie après le Boson ? Le Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire alias le CERN, le plus grand centre de recherche en physique des particules au monde un lieu qui a suscité beaucoup d’espoirs, un lieu qui a permis l’observation du boson de Higgs et complété le modèle standard de la physique des particules.

CERN : Y-a-t-il une vie après le Boson ?

Mais depuis le Boson, plus rien. Des espoirs fous autour d’une particule X qui n’existait pas et des physiciens qui sont aujourd’hui confrontés à ce qu’ils appellent « le scénario du cauchemar ». CERN, y a-t-il une vie après le Boson ? C’est le problème que nous allons tenter de résoudre dans l’heure qui vient ? Bienvenue dans La Méthode scientifique. Quels sont les nouveaux horizons de l’univers ? Nous recevons Aurélien Barrau avec qui nous aborderons les nouveaux horizons de l’univers.

Quels sont les nouveaux horizons de l’univers ?

Il est astrophysicien au laboratoire de physique subatomique et de cosmologie du CNRS et professeur à l’université de Grenoble, souvent présenté comme incarnant « la relève » en astrophysique. Il travaille principalement sur l’univers primordial et les origines du cosmos. Il est l’auteur, récemment, de Big Bang et au-delà chez Dunod, et d’un petit précis d’épistémologie intitulé De la vérité dans les sciences toujours chez Dunod, puisque, précisons-le, il est également docteur en philosophie.

Un peu plus près des étoiles. Elles peuvent être naines ou géantes, voire supergéantes.

Un peu plus près des étoiles

Brunes, Rouges, Bleues ou Jaunes, voire à neutrons. Elles carburent pour la plupart à l’hydrogène et à l’hélium mais des astrophysiciens viennent d’en découvrir une nouvelle variété, il y a quelques semaines, qui sont très enrichies en azote. Parce que oui, nous ne connaissons encore certainement pas tous les types d’étoiles présents dans l’Univers, et même celles que nous connaissons recèlent encore de nombreux mystères. C’est pourquoi La Méthode scientifique va passer l’heure qui vient un peu plus près des étoiles pour faire le point sur l’état de nos connaissances sur ces immenses moteurs à fusion nucléaire au cours de l’heure qui vient.

Comprendre la relativité. Un beau matin du mois de mai 1905, après une longue soirée de discussion avec son ami Michele Besso, Albert Einstein a une sorte d’illumination rimbaldienne : « Je compris soudain où se trouvait la clé du problème.

Comprendre la relativité

Ma solution, c’est une analyse nouvelle du concept de temps. Le temps ne peut pas être défini de manière absolue, et il existe une relation inséparable entre le temps et la vitesse du signal ». À quoi les rayons cosmiques peuvent-ils bien nous servir ? En 1912, Paul Valéry écrivait : « Les recherches insensées sont parentes de découvertes imprévues ».

À quoi les rayons cosmiques peuvent-ils bien nous servir ?

Il avait raison. À la façon des gouttes de mercure qui s’écoulent, les idées scientifiques suivent des chemins difficiles à anticiper. Qu’elles aient ou non des visées d’emblée pratiques, elles se répandent, se fragmentent, se retrouvent pour former de nouvelles confluences, ce qui rend leur destin imprévisible. Ainsi en 1915, Albert Einstein n’aurait pu deviner que la prise en compte des équations de sa nouvelle théorie de la gravitation, la relativité générale, serait un jour nécessaire au bon fonctionnement de nos GPS. Et dans les années 1920, les pères fondateurs de la physique quantique ne se doutaient pas que leurs réflexions, toutes très abstraites, finiraient par engendrer la plupart de nos produits de haute technologie, allant des transistors aux lasers en passant par les horloges atomiques.

De quoi le big bang est-il le nom ? En toute rigueur, le big bang désigne l’époque très dense et très chaude que l’univers a connue il y a 13,7 milliards d’années. Mais on utilise en général le mot dans un sens différent : il désigne l’explosion originelle qui aurait créé tout ce qui existe, l’espace, le temps, le rayonnement, la matière et l’énergie. Dans le langage courant, il en est donc venu à désigner la création même du monde, l’équivalent physique du fiat lux religieux. A priori, il ne s’agit pas d’un contresens : si l’on regarde ce que fut l’univers dans un passé de plus en plus lointain, on observe que les galaxies se rapprochent les unes des autres, que la taille de l’univers ne cesse de diminuer et qu’il finit en effet par se réduire — si l’on en croit les équations de la relativité générale — à un univers ponctuel. La création est-elle le dernier mystère ?

Quand on parle de création, on pense d’abord à celle de l’univers : nous avons beau savoir que l’origine de l’univers demeure bel et bien une question authentiquement métaphysique, une question sans réponse connaissable, dès qu’un discours prétend nous éclairer sur elle, nous tendons l’oreille, avides d’entendre l’écho du tout premier signal. C’est le signe que cette question nous envoûte, qu’elle aimante notre esprit et même notre âme. Pour les uns, les religions permettraient d’aller en la matière plus loin – et surtout plus haut - que les sciences. Pour d’autres, la physique et la cosmologie, dont les lampes torche n’ont jamais été aussi puissantes, pourraient au contraire ravir la Création des mains des religions ou des mythes pour la mettre dans leur propre escarcelle.

Mais la création de l’univers, dès lors qu’on prend au sérieux ce qu’elle représente, peut-elle être l’objet d’un discours à la fois cohérent et complet ? Page de Pierre Michel Menger/Collège de France. Peut-on bande-dessiner le monde quantique ? La physique quantique est la physique qui vaut pour les particules élémentaires, pour l’atome, en gros pour tout ce qui n’est pas gros.Elle a ceci d’original qu’elle ne se fonde pas seulement sur un formalisme, c'est-à-dire sur un ensemble de concepts mathématiques et d'équations. Elle requiert également une interprétation. Dès 1927, alors qu’elle venait tout juste d'apparaître, les physiciens tentèrent de comprendre en quoi elle consiste, discutèrent les règles selon lesquelles il convient de l'utilise, et s'interrogèrent sur le type de discours concernant la réalité physique qu'elle autorise ou interdit.

Comment la radioactivité fut-elle découverte ? D'où viennent les ondes gravitationnelles ? Einstein présenta les équations de la relativité générale le 25 novembre 1915 à l’Académie de Berlin. Un an plus tard, il était malade, alité, épuisé par les années d’effort qui l’avaient conduit à sa théorie de la gravitation. Souffrant notamment de l’estomac, il perdit près de vingt kilos en quelques mois. C’est à ce moment-là qu’il commença à se demander si une masse en mouvement accéléré pouvait rayonner des « ondes gravitationnelles », de la même façon qu’une charge électrique en mouvement accéléré rayonne des ondes électromagnétiques. Il découvrit rapidement des solutions de ses équations correspondant à des ondulations de l’espace-temps se propageant à la vitesse de la lumière.

En se propageant, elles secouent l’espace-temps lui-même, ce qui a par exemple pour effet de modifier brièvement la distance qui sépare deux points dans l’espace.Mais la gravitation étant très faible en intensité, ces ondes sont très difficilement détectables. L’art cosmogonique d’Anselm Kiefer. La création du monde. De quoi le vide est-il plein ? De l’Antiquité jusqu’au Moyen Âge, on s’est furieusement bagarré à propos de l’existence du vide, jusqu’à aboutir à la fameuse formule de Roger Bacon : « La nature a horreur du vide ». Prise trop au sérieux, cette phrase a même conduit à envisager l’horreur du vide comme une véritable force capable d’agir sur les objets : ainsi, au Moyen Âge, on croyait - à tort - que l’eau, comme tous les autres corps, se contracte quand elle devient solide, autrement dit que la glace occupe moins de volume que l’eau liquide on interprétait donc le fait qu’une bouteille d’eau se casse sous l’effet du gèle en disant que la nature préfère briser la bouteille plutôt que de laisser du vide se former à l’intérieur… Pour résumer cette conception du vide, Gaston Bachelard avait trouvé une jolie formule : « le vide est un facteur d’anéantissement apportant dans toute substance la contagion de son néant »[1].

D’où la question : que doit-on inclure dans ce « tout » qu'on enlève ?