Reflets de la Physique n°58 jun/jui/aoû 2018
Reflets de la Physique n°58 jun/jui/aoû 2018
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°58 de jun/jui/aoû 2018

  • Périodicité : bimestriel

  • Editeur : Société Française de Physique

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 48

  • Taille du fichier PDF : 3,9 Mo

  • Dans ce numéro : l'observatoire spatial Fermi.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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le premier à examiner la difficile question de savoir si un trou noir en rotation stationnaire doit forcément être à symétrie axiale, une condition qui n’avait rien d’évident puisque des solutions non symétriques existaient en mécanique newtonienne. Cette hypothèse – qui s’avéra juste par la suite – avait été posée au départ dans la démonstration de l’unicité de la solution de Kerr, effectuée par Brandon Carter et complétée par David Robinson. Carter et Hawking continuèrent donc à travailler avec Penrose sur les trous noirs. Les équations de la solution de Kerr permettent des géodésiques fermées qui violent le principe de causalité, mais c’est sans conséquence physique puisque celles-ci se situent à l’intérieur de l’horizon, dans tout le domaine de paramètres qui donne lieu à un trou noir et qui sera seul utilisé pour rendre compte des observations. Thermodynamique du trou noir et rayonnement de Hawking Puis vint à Cambridge un chercheur américain nommé Jacob Bekenstein, qui avait mis au point une analogie thermodynamique pour les trous noirs, dont les caractéristiques se réduisaient à peu de choses  : une masse et un rayon. Bekenstein proposait que la surface de l’horizon, dont Hawking avait montré qu’elle ne pouvait que croître, représente l’entropie du trou noir. Si cet objet a une entropie, il doit avoir également une température et celle-ci peut en effet être représentée par une quantité liée à l’accélération à la surface de l’horizon. Bekenstein avait publié en avril 1973  : «Black holes and entropy» ; James Bardeen, Carter et Hawking ont publié ensemble en juin 1973  : «The four laws of black hole mechanics». Mais un objet qui a une température doit rayonner ; et nous voilà maintenant au cœur du travail de Steven Hawking, à partir d’un paradoxe auquel il ne croit pas lui-même au départ. Rien ne peut sortir du trou noir, mais il doit rayonner. La solution émergea de la mécanique quantique avec des créations de paires au voisinage de l’horizon. Hawking effectua les calculs, que les autres n’étaient sans doute pas capables de faire ou insuffisamment motivés, et trouva à sa grande surprise que cela marchait. C’est là le fameux « rayonnement de Hawking ». 32 Reflets de la Physique n°58 Les trous noir « s’évaporent » donc ! D’autant plus rapidement qu’ils sont plus petits. Et si, comme le proposa Hawking un peu plus tard, une grande quantité de ces minitrous noirs ont été créés au début de l’Univers, ils se sont évaporés et s’évaporent peut-être encore ! Beaucoup de questions ont été soulevées ensuite à propos de l’éventuelle perte d’information qui résulterait de cette résurgence sous forme de simples photons de tout ce qui est tombé dans le trou noir... Ensuite... Ergosphére Hawking aurait précisé cependant vers la fin de sa vie, que l’on ne pourrait rien dire de déterminant à ce sujet (ni sans doute au sujet de l’évaporation) tant que l’on n’aurait pas une théorie unifiée de la gravitation et de la mécanique quantique. La physique quantique est non locale et sa théorie standard, qui fonctionne parfaitement dans nos conditions habituelles de faible courbure de l’espace, est en effet plaquée là sur un champ de gravitation généralement très fort et donc une forte courbure. Hawking avait été élu en 1974 à la Royal Society, en dépit d’une aggravation de sa maladie qui détériora son élocution à partir des années 1970. Mais ce fut une pneumonie grave qui nécessita une trachéo tomie et le priva définitivement de la parole en 1985. Il était revenu à ses premières amours pour la cosmologie, à partir de 1983 avec Jim Hartle, cherchant toujours à éviter ce début de l’Univers par un espace sans bord et un temps imaginaire, recherche qu’il aurait considéré à la fin comme la plus importante de sa vie. Horizon (trou noir)) 1. Horizon des événements et ergosphère d’un trou noir en rotation. Les particules passant à l’intérieur de l’ergosphère peuvent, dans certaines conditions, gagner de l’énergie mécanique au détriment du trou noir puis s’en échapper. Ce dernier perd alors du moment angulaire. L’étudiant de Cambridge est devenu plus tard – en dépit de son lourd handicap – à son tour professeur, occupant la chaire lucasienne qui avait été celle de Newton et de Dirac à Cambridge, à partir de 1980. Brandon Carter entretenait de bonnes relations avec la famille Hawking ; il s’est rendu à l’enterrement à Cambridge le 31 mars, puis à l’inhumation des cendres de Stephen Hawking à l’abbaye de Westminster à Londres en juin. ❚ (a) Le cosmologiste Georges Ellis est originaire de Johannesburg. Il est retourné en Afrique du Sud dans les années 1970 et est aujourd’hui professeur émérite à l’Université du Cap. Il a été nommé Docteur honoris causa de l’Université Pierre et Marie Curie de Paris en octobre 2016. (b) Martin Rees est un astrophysicien bien connu pour son abondant travail sur la répartition et la formation des amas de galaxies, les quasars comme noyaux galactiques et enfin le fond diffus cosmologique. Étudiant au Trinity College en même temps que Carter, puis en thèse également avec Denis Sciama, il est devenu professeur d’astronomie au Gresham College en 1975, puis enseignant-chercheur pour la Royal Society, dont il devient président en 2005. (c) À toute symétrie quelconque du système (une des coordonnées n’intervient pas dans les équations), on peut en effet associer un champ de vecteurs générateurs sur la variété espace-temps (appelé « champ de Killing ») , ainsi qu’une loi de conservation (d’un flux). Ce dernier point avait été démontré par Emmy Noether dès 1915 et s’applique aussi bien hors du cadre de la relativité générale. (d) Les géodésiques qui décrivent les trajectoires possibles de particules doivent correspondre à des vitesses inférieures à celle de la lumière ; elles sont dites « de genre temps » parce qu’elles se situent à l’intérieur du cône centré sur l’axe des temps (axe qui montre lui-même l’évolution d’un point immobile dans le repère choisi). Les directions extérieures à ce cône représentent des interactions à vitesse supérieure à celle de la lumière, et sont donc impossibles dans tout modèle qui respecte la causalité. MesserWoland.
Culture scientifique Comment lutter contre la désinformation scientifique ? Journée Sciences et Médias 2018 Le 11 janvier 2018 s’est tenue à la Bibliothèque nationale de France (quai François Mauriac, Paris, 13 e) la quatrième journée Sciences et Médias. Le but de ces journées est de participer à la réflexion sur la façon dont les médias se saisissent des questions scientifiques. L’édition 2018 était organisée par l’Association des Journalistes Scientifiques de la Presse d’Information (AJSPI), la Bibliothèque nationale de France (BnF), la Société Chimique de France (SCF), la Société Française de Physique (SFP), la Société Française de Statistique (SFdS), la Société Informatique de France (SIF), la Société de Mathématiques Appliquées et Industrielles (SMAI) et la Société Mathématique de France (SMF). L’information objective et scientifique pour lutter contre la désinformation est déficiente en France. Il n’existe pas, non plus, de coordination ni de préparation du monde scientifique face à une éventuelle campagne massive de désinformation. La précédente édition de Sciences et Médias, en 2016, s’était interrogée sur les moyens à mettre en place pour parler de science aux jeunes. Dans une logique de continuité, l’édition 2018 s’est orientée sur la question de l’information scientifique dans les médias et son utilisation. En effet, ces dernières années, l’essor des nouvelles technologies d’information et de communication a fortement modifié notre façon de nous informer et de nous approprier l’information. Elle est devenue instantanée et prend des formes très diverses. Au sein de cette variété, de nombreux travers laissent place à la surinterprétation, voire à la diffusion de « fausses vérités ». À l’heure où l’exécutif français se propose de légiférer sur ces « fausses informations » («fake news») et où celles-ci sont sans cesse dénoncées par la présidence américaine, le sujet abordé lors de cette quatrième journée Sciences et Médias ne pouvait être plus actuel. La journée fut d’ailleurs un succès, le pic de fréquentation s’étant situé à Science et société De gauche à droite  : Daniel Fiévet (animateur de la journée), Gary Dagorn et Jean-Marc Bonmatin. 300 personnes présentes simultanément dans l’auditorium. Les sciences ont, depuis très longtemps, fait l’objet de désinformations ou, pour le moins, de doutes de la part de l’opinion publique. Un récent sondage de l’Ifop [1], commenté en ouverture de la journée par Daniel Hennequin, président de la commission Culture scientifique de la SFP, montre que 9% d’un échantillon représentatif de la population française est prête à adhérer à la thèse selon laquelle la Terre serait plate et non pas ronde. Mais c’est le réchauffement climatique qui a fait l’objet, ces dernières années, de la campagne de désinformation la plus intense et la plus médiatisée. Comme l’a souligné, dans sa conférence introductive, Valérie Masson-Delmotte, coprésidente du premier groupe de travail (« éléments scientifiques ») du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), dès les années 2009-2010, les Robert Farhi. Reflets de la Physique n°58 33



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