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Cet ensemble de textes a été conçu à la demande de lecteurs de la revue en ligne Automates-Intelligents souhaitant disposer de quelques repères pour mieux appréhender le domaine de ce que l’on nomme de plus en plus souvent les "sciences de la complexité"... lire la suite

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17 février 2016 3 17 /02 /février /2016 18:39

A la poursuite des ondes gravitationnelles

Pierre Binétruy

Dunod (Quai des sciences)

3 juin
2015

Présentation Jean-Paul Baquiast
17/02/2016

Voir nos articles

* Ondes gravitationnelles et cosmologie quantique http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2016/166/ligo.htm

* Ligo. Choisir entre la science et les bombes
http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2016/166/edito3.htm

Sur l'auteur, voir page sur Paris Centre Cosmologie Physique
http://pariscosmo.in2p3.fr/fr/content/pierre-bin%C3%A9truy

Pierre Bénétruy est Directeur du PCCP, Directeur du Fonds de Dotation « Physique de l’Univers »

Il est professeur à l'Université Paris Diderot et a été directeur du laboratoire AstroParticule et Cosmologie ( APC ) à Paris depuis sa création en 2006 jusqu'en 2013. Après un doctorat au CERN , il a commencé sa carrière au LAPP à Annecy avant de rejoindre l'Université Paris 11 en tant que professeur en 1990 puis l'Université Paris Diderot en 2003 pour créer l’APC.

Ses principaux intérêts ont évolué de la physique des hautes énergies , notamment la supersymétrie , à la cosmologie et la gravitation, plus précisément l’interface entre l’étude de l'Univers primordial et les théories des interactions fondamentales . Ses intérêts actuels incluent les modèles d'inflation , l'énergie sombre et les fonds cosmologiques d'ondes gravitationnelles . Il est fortement impliqué dans la mission eLISA sur les ondes gravitationnelles , ainsi que membre du consortium Euclid.

Pierre Binétruy a été directeur du groupement de recherche européen " Supersymétrie " (1997-2004) , président du Fundamental Physics Advisory Group (2008-2010) et du Fundamental Physics Roadmap Committee (2009-2010) de l'ESA. Il est actuellement membre de l’European Space Science Committee, du Comité de Programme Scientifique (SPC) du Laboratoire National SLAC ( Stanford , Etats-Unis ) et du comité d'évaluation international (CVI ) de l'INFN .


Le livre comporte 9 chapitres, entre lesquels sont intercalés ce que l'auteur nomme des focus, lui permettant de prendre un peu de recul sur le sujet traité.
En résumant beaucoup, les thèmes en sont

- La théorie de la gravitation, depuis ses origines avec Galilée, puis Newton et Einstein avec le concept d'espace temps.

- La relativité générale et ses applications à l'expansion de l'univers et au Big bang

- L'observation actuelle du cosmos, astres, galaxies, matière sombre, depuiis l'époque di te la recombinaison ayant permis à la lumière de s distinguer de la matière.

- Les deux infinis, le vide quantique et le cosmos, avec l'antimatière et les hypothèses de la gravité quantique.

- Les premiers instants de l'univers, Big bang, inflation, recombinaison et la formation d'anitropopies, c'est-à-dire l'apparition de structures différentes, poussières, galaxies, détectées par les observations micro-ondes du fonds cosmologique; les dern,ires données en datea étant apportées par l'observatoire satellitaire européen Planck.

- L'énergie sombre et le vide quantique, qu'il est préférable comme le recommande l'auteur de nommer état fondamental, caractérisée par les fluctuations du vide, donnant naissance en permanence à des particules et anti-particules. Les plus nombreuses s'annihilent elles-mêmes, mais certaines peuvent donner naissance à de nouveaux univers.

- Les trous noirs, depuis les plus petits jusqu'aux trous noirs géant au centre des galaxies. L'auteur insiste sur le fait que ces trous noirs sont aussi riches et créateurs que les astres de matière et de lumière. Ils définissent un cosmos jusqu'ici peu soupconné, dont l'étude par les ondes gravitationneles sera aussi riche que celle permise par l'astronomie optique et radio.

- Les ondes gravitationnelles ou ondes de courbure de l'espace temps dues au big bang (ondes primordialles) ou à des masses en déplacement ou en interaction. Ces ondes se déplacent elles-aussi la vitesse de la lumière

- Les observatoires actuels permettant une étude de plus en plus précises d'ondes gravitationnelles de plus en plus anciennes. Les principaux de ces instruments sont les interféromètres. L'interféromètre américain Ligo vient d'entrer dans l'actualité mondiale. Il sera sans doute suivi de près par l'interféromètre européen Virgo, en attendant le grand interféromètre satellitaire prévu par l'ESA, dit eLISA.

- L'avenir du temps et de l'espace tels qui pourra être imaginé dans la suite de ces recherches.

Un index très complet, auquel il convient de se reférer pour préciser les thèmes évoqués, termine le livre.

On voir par cet examen rapide des tètes de chapitre, que la cosmologie faisant pratiquement intervenir tous les domaines de la physique, qu'elle soit macroscopique ou microscopique (quantique) , l'auteur a utilement décidé de débuter son livre par un résumé de l'évolution de cette science. Il s'agit de thèmes très souvent évoqués, tant dans les publications scientifiques que dans les ouvrages grand public. Nous y avons nous-mêmes sur ce site consacré un certain nombre d'articles. Mais ils ont fait l'objet de nombreuses approximations voire de détournement.

Souvent aussi, dans les publications destinées à des lecteurs généralistes, ils sont présentés de façon insuffisamment pédagogique. Ceci en fait, selon le terme de Churchill appliqué à l'ex URSS, des rebus enveloppés de mystères. Certains passages du livre exigent un minimum de culture scientifique, mais le lecteur ne disposant pas de celle-ci peut sans mal sauter les passages difficiles.

Au delà des préliminaires historiques, l'auteur se concentre sur les points qui vont et feront de plus en plus l'objet de recherches intensives. Nous avons insisté ci-dessus sur l'importance qu'il donne aux trous noirs. Ces astres, car il s'agit de véritables astres nous mettent théoriquement en leur coeur au contact d'un univers profondément différent de celui perçu par l'homme depuis l'origine des civilisations.

On les identifiera et étudiera de plus en plus car, en principe, ils émettent des ondes gravitationnelles d'une amplitude suffisante (l'amplitude de ces ondes est beaucoup plus faible que celle des ondes radio ou lumineuses) pour qu'elles soient détectables par des instruments bien plus sensible que ceux dont nous disposons en astronomie optique et radio, les interféromètres. dont la construction est projetée dans les 20 prochaines années.

Un mérite (entre autres) de ce livre, dont les compétences scientifiques de l'auteur sont impressionnantes, est de nous expliquer l'importance de la recherche des ondes gravitationnelles et de nous communiquer l'enthousiasme de ceux qui s'y adonnent. La détection des ondes gravitationnelles constitue un moyen complètement nouveau d'exploration de l'espace lointain qui devrait considérablement faire évoluer la connaissance de l'univers, de la physique en général et plus généralement de la philosophie et la politique de la science.

Commentaire

Au delà des questions scientifiques multiples abordées par l'auteur, nous voudrions ici revenir sur un sujet qu'il évoque, mais sur lequel il n'insiste peut-être pas assez. Il s'agit du rôle que les Européens pourraient jouer pour prendre une place dominante dans la course aux nouveaux savoirs qui découleront de l'amélioration notamment des interféromètres permettant d'étudier la nouvelle gravité.

L'Europe, par l'intermédiaire de l'ESA (Agence spatiale européenne) a développé un projet d'interféromètre spatial, intitulé eLISA qui une fois en service révolutionnera sans doute la façon dont nous percevons le cosmos. Il jouera probablement en astronomie gravitationnelle le même rôle qu'à joué la lunette de Galilée en astronomie optique, qui fut aux origines du Siècle des Lumières.

Pierre Binétruy, dans ce livre comme dans ses exposés ultérieurs, a eu le mérite de donner suffisamment de précision sur ce projet pour que l'on puisse au niveau politique et géopolitique commencer à en apercevoir la portée. Mais il fait plus. Il regrette que faute de financements adéquats, eLisa déjà citée n'entrera en service que dans les années 2030-2040 au mieux. Le temps que la communauté scientifique puisse en étudier convenablement les résultats, il faudra ajouter au moins une décennie.

Autrement dit la vision révolutionnaire du cosmos gravitationnel et plus généralement du cosmos qui pourra en découler devra attendre la mi 2100 pour être diffusée. Les citoyens qui ont atteint la cinquantaine n'en entendront jamais parler.

Ce dont aurait besoin l'ESA pour gagner de précieuses années sur ce délai serait de disposer dans la prochaine décennie de quelques milliards supplémentaires, milliards que son budget, étroitement contingenté par les Etats membres, ne lui fournira pas.

Or si l'on considère, comme le livre nous invite à le faire, que la nouvelle vision du cosmos découlant de l'étude des ondes gravitationnelles aura d'immenses conséquences, non seulement en physique mais dans le domaine des applications pratiques, telles qu'étudiées aujourd'hui notamment par la physique quantique, l'argument de la majorité des décideurs politiques selon lequel les dépenses évoquées seraient plus utiles dans le domaine de l'amélioration de la vie des individus que dans d'abstraites recherches cosmologiques, ne tient pas.

Il fait preuve en fait d'une effrayante ignorance, non seulement dans le domaine scientifique, mais en géopolitique. Cette ignorance, si elle ne disparait pas rapidement, ne permettra pas aux sociétés scientifiques de faire valoir leurs atouts au regard de tous les obscurantismes et guerres de religions qui semblent en train aujourd'hui de mener le monde à sa perte.

Ceci concerne en premier lieu l'avenir de l'Europe. Tout laisse penser actuellement que sa soumission librement consenties aux autres grandes puissances, notamment à l'Amérique de Wall Street et du Pentagone, la fasse rapidement disparaître des radars, malgré ses potentialités industrielles et scientifiques.

Or dans le domaine qui est au coeur de ce livre, le spatial, l'astronomie classique, l'astronomie gravitationnelle, elle avait toujours su, notamment d'une part grâce à ses universités, grâce d'autre part à l'ESA, se conserver un rôle majeur. Ceci est en train dedépéri sous la pression d'intérêts financiers et économiques principalement non-européens. Alors que les européens, en développant et protégeant convenablement leurs ressources propres, pourraient rapidement dégager des plus-values permettant de financer leurs sciences, ils laissent des acteurs financiers et politiques extérieurs leur imposer leur avenir.

Concernant plus particulièrement l'astronomie gravitationnelle, dont ce livre montre l'importance non seulement scientifique mais économique, l'Europe est en train de laisser perdre la position qu'elle avait su se ménager, face à une science américaine dotée d'infiniment plus de moyens. Il ne s'agirait pas de refuser la nécessaire coopération internationale indispensable dans ces domaines - lorsque le secret militaire ne l'interdit pas - mais de continuer à y jouer un rôle moteur. Espérons que ce livre sera lu par d'actuels ou futurs responsables politiques et électeurs européens, pour qu'ils en fassent une de leur priorités.

Mais cet espoir a toutes les chances d'être déçu, vu à la façon dont disparaît l'intérêt que les classes politiques européennes pouvaient sur le mode gaullien, éprouver précédemment pour les sciences.

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