- il y a 17 ans
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Au milieu des années 1960, alors qu'il poursuit ses études de physicien en vue d'obtenir son doctorat, Hawking démontre que la théorie de la relativité générale d'Einstein implique que l'espace et le temps ont eu un commencement, le Big Bang, et une fin, les trous noirs.
Ces conclusions le conduisent à découvrir dès 1963 que les trous noirs ne seraient pas si noirs que cela, mais qu'ils seraient capables d'émettre un rayonnement, le rayonnement Hawking. La réaction initiale de la communauté scientifique ne fut pas très positive.
La radiation Hawking correspond à un rayonnement de corps noir, est émise dans toutes les directions et conduit à deux conclusions :
* d'une part, ce rayonnement renverse la définition même du trou noir puisque dans ce cas-ci, il libère des particules dans l'espace ;
Au milieu des années 1960, alors qu'il poursuit ses études de physicien en vue d'obtenir son doctorat, Hawking démontre que la théorie de la relativité générale d'Einstein implique que l'espace et le temps ont eu un commencement, le Big Bang, et une fin, les trous noirs.
Ces conclusions le conduisent à découvrir dès 1963 que les trous noirs ne seraient pas si noirs que cela, mais qu'ils seraient capables d'émettre un rayonnement, le rayonnement Hawking. La réaction initiale de la communauté scientifique ne fut pas très positive.
La radiation Hawking correspond à un rayonnement de corps noir, est émise dans toutes les directions et conduit à deux conclusions :
* d'une part, ce rayonnement renverse la définition même du trou noir puisque dans ce cas-ci, il libère des particules dans l'espace ;
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00:01...
00:07Frank est persuadé de pouvoir décrire les étapes qui ont fait du bébé univers,
00:11l'univers que nous connaissons aujourd'hui.
00:15Selon lui, la matière noire a eu une influence puissante sur le cours des choses.
00:26La physique lui permet de satisfaire sa fascination de l'évolution.
00:30Il ne sait pas encore s'il en ira de même pour son fils.
00:35Frank rêve de mettre au point un modèle parfait de l'univers sur son ordinateur,
00:40depuis la violence de sa naissance jusqu'à l'image complexe que nous avons désormais sous les yeux.
00:50Pour y parvenir, il doit programmer les caractéristiques exactes de la matière noire.
00:56Il commence chacune de ses tentatives une seconde pile après le Big Bang.
01:05Avant ça, l'univers n'était qu'une soupe cosmique de particules élémentaires et de radiations.
01:11Rien d'autre ne pouvait exister au cœur de cette fournaise.
01:14Mais plus tard, après une centaine de secondes,
01:18la température de l'univers est redescendue à quelques 10 milliards de degrés,
01:22une température suffisamment basse pour que les premières réactions thermonucléaires puissent se produire.
01:36Selon Carlos Frank, c'est à ce moment critique qu'un mystérieux groupe de particules s'est détaché du lot.
01:47Au lieu de former des galaxies et des étoiles,
01:50elles ont commencé à s'agglutiner les unes aux autres pour devenir de la matière noire.
01:59Ces amas exerçaient une attraction gravitationnelle sur la matière ordinaire.
02:08À mesure qu'elles ne cessaient de grossir dans l'univers en expansion,
02:11les masses de matière noire ont attiré de plus en plus de matière ordinaire,
02:15qui s'est condensée pour former des étoiles.
02:24Enfin, un milliard d'années après le Big Bang,
02:27les premières galaxies ont commencé à se former.
02:35Au début des années 80,
02:38Carlos Frank est prêt à construire un modèle de l'univers.
02:45A l'époque, on pensait que la matière noire était sans doute constituée
02:49de petites particules élémentaires, les neutrinos.
03:03Frank se demande si les neutrinos du Big Bang peuvent être la matière noire.
03:15C'était une idée très en vogue, très à la mode à l'époque.
03:20Et c'était la première fois qu'on proposait une hypothèse
03:23sur la composition de la matière noire.
03:27C'était une idée capitale.
03:30Et beaucoup ont considéré ça comme le point de départ d'une révolution
03:33dans notre manière d'étudier l'univers.
03:37Parce que pour la première fois,
03:39l'hypothèse du neutrino apportait un point de départ concret
03:43qui pouvait être exploré sans aucune ambiguïté
03:45à l'aide des outils de la cosmologie observationnelle.
03:56Les neutrinos voyagent dans l'univers
03:59à une vitesse pratiquement égale à celle de la lumière.
04:04Chaque seconde,
04:06quelques cent trillions de neutrinos nous traversent le corps.
04:13L'univers en est gorgé,
04:16mais rien ne semble pouvoir les arrêter.
04:22Lorsqu'ils rencontrent un corps solide comme la Terre,
04:25ils flottent à travers tout simplement,
04:27ce qui les rend extrêmement difficiles à attraper.
04:34Il faut pourtant y parvenir,
04:36car nous devons à tout prix vérifier si les neutrinos ont une masse.
04:40Sans masse,
04:41ils n'exerceraient aucune gravité
04:43et ne pourraient donc pas être la matière noire.
04:50Dans le nord de la France,
04:52Yves de Clé veut attraper des neutrinos
04:54et vérifier s'ils ont une masse.
04:58On commence par préparer l'appât,
05:00par préparer le détecteur et le piège,
05:02et ensuite il faut installer tout ça au bon endroit.
05:06Il s'agit d'aller là où l'on pense pouvoir détecter des neutrinos,
05:09là où l'on pourra prendre des poissons dans la rivière.
05:13Après quoi, il faut non seulement attendre,
05:15mais aussi travailler pour étudier les résultats,
05:17pour voir combien de neutrinos,
05:19combien de poissons,
05:20on va sortir de la rivière.
05:26Les neutrinos sont produits par une réaction nucléaire.
05:31C'est pourquoi Yves de Clé a décidé d'installer son équipement
05:34dans un bunker abandonné,
05:36près d'un réacteur nucléaire.
05:49C'est pourquoi Yves de Clé veut.
06:12L'expérience devrait nous permettre de vérifier si la nature du neutrino change entre sa source et le détecteur un
06:20kilomètre plus loin.
06:23Si la nature du neutrino change effectivement sur cette distance d'un kilomètre, on pourra démontrer que c'est parce
06:30qu'il a une masse.
06:36C'est un peu difficile à calculer, mais le système en lui-même est très simple.
06:44C'est un peu difficile à calculer, mais le système en lui-même est très simple.
07:11Et, mis à part quelques vérifications de routine, les scientifiques n'ont plus qu'à attendre que le détecteur ultra
07:17-sensible commence à repérer le passage de neutrinos.
07:29Toutes les données enregistrées sont transmises par des câbles souterrains jusqu'au château, où sont basés Yves et son équipe.
07:38Ils veulent voir s'ils repèrent moins de neutrinos lorsqu'ils éloignent le détecteur du réacteur.
07:45Si les données varient, ils sauront que les neutrinos ont une masse.
07:51Ça pourrait prendre des années, mais un tel résultat aurait une importance capitale.
07:58C'est essentiel, à la fois pour la physique des particules, pour la cosmologie et pour l'astrophysique.
08:07Notre meilleur candidat pour la matière noire, la matière manquante dans l'univers, reste le neutrino, s'il a une
08:14masse.
08:17Même si cette masse est très petite, même si elle est infime, peu importe.
08:21Car l'univers est littéralement rempli de neutrinos, créés au cours des trois premières secondes de son existence.
08:35Pendant ce temps, Carlos Frank travaille avec acharnement sur une approche théorique.
08:40Il a décidé de partir du principe que les neutrinos ont une masse,
08:44et de voir à partir de là quel type d'univers son ordinateur peut construire.
08:50Nous avons donc programmé notre ordinateur pour suivre l'évolution d'un univers
08:54dans lequel la matière noire serait faite de neutrinos massifs.
08:59Notre objectif était de produire un univers synthétique par ordinateur
09:02que l'on puisse ensuite comparer à la réalité.
09:12Une fois l'ordinateur ainsi programmé,
09:14on l'a laissé tourner pendant les fêtes de Noël,
09:16et à notre retour, on a pu voir les premières cartes qu'il avait réalisées.
09:36On avait là un univers reconnaissable, crédible,
09:39avec des galaxies et des amas de galaxies,
09:42quelque chose qui ressemblait au véritable univers.
09:46On a ressenti un immense bonheur à l'idée qu'on avait peut-être réussi
09:49à éclaircir ce qui était déjà à l'époque,
09:51et reste malheureusement aujourd'hui encore,
09:54le grand mystère de la cosmologie.
09:56C'est un sentiment comme on n'en ressent qu'une fois dans sa vie,
09:59quand on croit vraiment avoir mis le doigt sur quelque chose d'énorme.
10:03Ça a été notre première impression.
10:08Mais la première impression n'est pas toujours la bonne.
10:12Carlos Frank est tellement heureux d'avoir réussi à développer un univers informatisé
10:16qu'au départ, il ne remarque rien.
10:19Mais après un examen plus minutieux,
10:22son modèle ne ressemble pas complètement au véritable univers.
10:30Le chercheur n'abandonne pas pour autant les modèles informatisés,
10:34et reste convaincu que l'étude de l'univers
10:37est pour lui le domaine scientifique le plus accessible.
10:43C'est très étrange qu'on comprenne mieux l'univers
10:47qu'une partie infime de ce qui le compose.
10:50Mon fils n'est qu'un grain de poussière dans cette énorme structure.
10:53Et pourtant, je comprends mieux l'univers que je le comprends lui.
10:57Alors je me dis souvent que j'ai de la chance d'être physicien
11:00et non biologiste ou psychologue.
11:02Leur tâche est beaucoup plus dure.
11:04Car nous nous intéressons à des systèmes qui sont intrinsèquement simples,
11:07tandis que les biologistes et les psychologues
11:10travaillent sur le monde beaucoup plus complexe,
11:12presque magique, des humains,
11:14qui sont totalement imprévisibles.
11:18Les spécialistes de la physique des particules
11:21poussent Carlos Frank à envisager une particule hypothétique,
11:25une de celles que l'on appelle les particules exotiques.
11:28Pourquoi n'essayer qu'avec des particules connues ?
11:31C'est comme si son fils n'étudiait qu'une seule matière.
11:35Le neutrino étant trop vif ou trop chaud pour construire un univers réaliste,
11:41ses collègues lui demandent de tester quelque chose de plus lent,
11:44quelque chose qui s'appellera la matière noire froide.
11:49Pour l'étape suivante, nous avons changé d'hypothèse de base,
11:52en partant du principe que la matière noire était composée de matière noire froide.
12:06Je dois dire qu'on était très sceptiques en commençant ce nouveau projet.
12:11A l'époque, on en avait marre que les physiciens viennent nous dire,
12:14à nous les astronomes, de quoi était fait l'univers.
12:17Ce n'est pas leur domaine,
12:18ils n'ont pas à nous expliquer de quoi est fait notre univers.
12:23Si bien qu'au départ, notre approche était plutôt cynique.
12:26On se disait, très bien, on va faire plaisir aux physiciens,
12:29on a déjà éliminé les neutrinos,
12:31éliminons maintenant la matière noire froide,
12:32pour ne plus avoir ces types sur le dos.
12:34Qu'ils aillent s'occuper de leurs accélérateurs et nous laissent faire notre boulot,
12:37c'est-à-dire comprendre comment se forment les galaxies.
12:47Mais en fait, ces univers de matière noire froide
12:50se sont avérés bien plus riches et bien plus intéressants
12:52que ce à quoi nous nous attendions.
12:59Dans son dernier modèle informatisé,
13:01Carlos Franck a mélangé les neutrinos et la matière noire froide.
13:06Mais peut-il être sûr que la matière noire froide existe ?
13:17La charge de la preuve incombe aux expérimentateurs
13:20qui doivent détecter ces particules.
13:23En attendant, nous n'avons aucun moyen d'être sûrs
13:25que cette théorie est exacte.
13:29Mais s'ils réussissent, ce sera vraiment une avancée phénoménale.
13:34Et je ne pense pas exagérer en disant que si on se rend compte
13:37que la matière noire est faite de particules élémentaires exotiques,
13:41cette découverte prendra rang comme l'une des plus essentielles de tous les temps.
13:44C'est l'un des plus essentielles de la matière noire de la matière noire.
13:47C'est l'un des plus essentielles de la matière noire de la matière noire.
14:01Parmi les natureilles de la matière noire,
14:03la matière noire de la matière noire a été facile à détecter.
14:07En finissant un moyen d'être de faire cela,
14:09c'est l'un des plus difficiles en physique aujourd'hui.
14:31Ici, dans la lande du nord du Yorkshire, une petite équipe de scientifiques a déjà pris une longueur d'avance.
14:40Elle est dirigée par Neil Spooner.
14:48Il est stupéfiant qu'à la fin du XXe siècle, nous ne sachions toujours pas de quoi se compose la
14:52plus grande partie de l'univers, à 90 ou 99%.
14:59En tant qu'être humain, ça change votre perspective des choses.
15:03Ça vous rappelle que la Terre n'est pas le centre du système solaire, et que nous ne sommes peut
15:09-être pas la seule forme de vie,
15:12et que nous ne sommes même pas constitués de la matière de base qui nous entoure, car il s'agit
15:17pour une bonne part de matière noire, et nous ne savons pas ce que c'est.
15:38Comme les neutrinos, la matière noire froide est très difficile à distinguer de la pluie d'autres particules cosmiques qui
15:45bombardent la surface de la Terre.
15:47Les détecteurs doivent être protégés, et enfouis profondément sous terre.
15:57Il se trouve que mon père est ingénieur des mines.
16:01Je lui ai donc tout simplement demandé quelle était la mine la plus profonde de Grande-Bretagne,
16:05naïvement persuadé que ce serait une mine de charbon, donc inutilisable pour ce projet,
16:10car travailler dans une mine de charbon présenterait de gros problèmes de sécurité.
16:14Or, il m'a répondu que c'était la mine de Bowlby, c'est-à-dire une mine de sel,
16:17l'idéal pour nous.
16:18Sous-titrage Société Radio-Canada
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