Reflets de la Physique n°64 jan/fév/mar 2020
Reflets de la Physique n°64 jan/fév/mar 2020
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°64 de jan/fév/mar 2020

  • Périodicité : bimestriel

  • Editeur : Société Française de Physique

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 48

  • Taille du fichier PDF : 5,6 Mo

  • Dans ce numéro : au sein et autour de la SFP, le concours Beautiful Science de la SFP.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Notes de lecture Jorn-PhHipgr big ban COmPR Ea4 CIRE L'IMARS D P - I CI tl h1F I FM FIA.FIT'MM T 46 Reflets de la Physique n°64 Ce livre est une revue des différentes questions cosmologiques actuelles, tant observationnelles que théoriques, voire spéculatives, que J.P. Uzan raconte avec beaucoup de recul. Au départ de son travail, il prend soin de distinguer deux sortes de cosmologies  : celle à laquelle il met une majuscule traite de l’ensemble de l’Univers et existe depuis toujours ; l’autre, avec un petitc, est la cosmologie scientifique d’aujourd’hui, qui n’a accès qu’à la partie observable de l’Univers. Cette distinction lui permet ensuite de parler des deux sans risque de confusion, en évitant surtout que les aspects les plus spéculatifs n’autorisent une vision relativiste des théories (c’est-à-dire leur renvoi à de simples consensus dans le milieu scientifique, ou de mode dans le milieu culturel). L’auteur montre en quoi la cosmologie est une science particulière, en ceci que l’on se contente de ce que l’on observe « ici et maintenant » (sur un unique cône de lumière), et que l’on doit toujours tenir compte du biais que représente cette particularité par rapports aux sciences de laboratoire  : nous observons l’Univers de l’intérieur et non de l’extérieur. Bien que l’interprétation des faits dépende du cadre théorique, l’auteur prend soin également de distinguer entre faits d’observation et modèles, ces derniers seuls imposant aujourd’hui à l’Univers une origine, un « Big bang », qui n’est en fait qu’une « singularité dans la description », le physicien n’ayant accès qu’à un état condensé de l’Univers. Cela n’empêche pas l’auteur de décrire de façon approfondie ce qui se passe pendant les premières minutes de l’Univers selon la chronologie du modèle pour la nucléosynthèse primordiale, par extrapolation de l’époque de la recombinaison à laquelle donne accès le rayonnement fossile (CMB). Après un parcours historique qui prend en compte la découverte progressive des structures de l’Univers jusqu’à la construction du modèle standard grâce à la physique atomique et nucléaire, puis la mécanique quantique, Jean-Philippe Uzan décrit soigneusement la spécificité de la cosmologie dont l’objet est unique et dont les observations font accéder à un passé qui est fonction de la distance ; ce retard et cette distance ne peuvent être déterminés qu’à travers un modèle théorique qui est encore aujourd’hui celui de la Relativité Générale d’Einstein, les théories alternatives ne relevant jusqu’à présent que de la spéculation ; elles seront abordées dans le dernier chapitre. Big bang. Comprendre l’univers depuis ici et maintenant Jean-Philippe Uzan (Flammarion, 2018, 304 p., 21  € ) Prix Ciel & Espace du livre d’astronomie 2019 L’auteur montre clairement l’enchainement des difficultés qui conduisent à l’adoption de la matière noire pour rendre compte de la dynamique des galaxies, de l’inflation pour rendre compte de l’homogénéité du CMB, et de l’énergie noire requise par l’accélération actuelle de l’expansion. Le huitième chapitre explique comment tester la robustesse des hypothèses à travers la comparaison des modèles possibles, comparaison qui s’effectue dans le cadre des probabilités bayésiennes, multiplie une probabilité a priori liée à la crédibilité du modèle théorique selon des critères de simplicité (accord avec le reste de la physique, simplicité et cohérence, faible nombre de paramètres libres) par un facteur provenant de l’accord avec les observations. On montre ainsi que ce n’est pas cet accord qui prédomine toujours car il y a une nécessité de cohérence et de structuration de la théorie, d’élégance qui ne doit jamais cependant s’imposer seule, même si quelques-uns auraient tendance à le faire. J.P. Uzan s’interroge donc sur les hypothèses fondamentales du modèle standard actuel, tel le principe copernicien présupposant l’homogénéité de l’Univers. Divers tests de ce principe seront possibles dans l’avenir, à partir de la comparaison de plusieurs cônes de lumière successifs issus de notre point d’observation unique. Ce livre est agréable à lire sans que les difficultés soient évitées. Il est écrit dans un style enlevé qui en fait un ouvrage passionnant, plongeant le lecteur au cœur des problématiques cosmologiques contemporaines et futures. Christiane Vilain Laboratoire SPHERE, Université Paris Diderot MOOC 2020  : La physique, vive[z] l’expérience Un MOOC (Massive Open Online Course) est un cours en ligne gratuit et ouvert à tous. Pour s’inscrire à ce MOOC sur la plateforme France Université Numérique (FUN)  : www.fun-mooc.fr/De quoi parle ce MOOC ? Cinq défis scientifiques (l’invisibilité, la vision 3D, la lévitation, le moteur écologique, la communication à la vitesse de la lumière), permettant d’aborder de façon expérimentale et ludique l’optique, la mécanique, le magnétisme, l’électricité et la thermodynamique. (Voir la chaine YouTube du MOOC). Pour qui ? Lycéens, étudiants, enseignants, et toute personne intéressée par la science. Par qui ? Ce MOOC est conçu et réalisé par des enseignants de l’Université Paris 13.
La force de gravitation a beau être la force la plus immédiate à nos sens, a beau avoir été élégamment apprivoisée par Einstein dans sa théorie centenaire et néanmoins générale de la relativité où paradoxalement elle a disparu en tant que force, le concept d’interaction gravitationnelle demeure encore une énigme du point de vue du formalisme quantique. De là nait le questionnement suivant  : les concepts à la base de la théorie de la relativité et de la théorie quantique ne seraient-ils pas partiellement incompatibles ? C’est avant tout par cet aspect des choses, en les reprenant une à une, que Gabriel Chardin s’attèle à une description exhaustive des avancées théoriques qui ont conduit au corpus actuel de connaissances de la physique contemporaine. À mon sens, c’est une des forces de son ouvrage que de réexpliciter de façon pédagogique relativité restreinte et générale, trous noirs, trous de ver, théories des cordes – ou des membranes –, gravité quantique à boucles, notions de thermodynamique et de théorie de l’information... En termes de contenu, nous parlons là de quatre-vingt-cinq pour cent de l’ouvrage ! Vous me demanderez alors à quoi les quinze pour cent restants sont-ils consacrés ? Rien de moins qu’à régler leurs comptes aux concepts de matière et d’énergie sombres que les mesures les plus récentes issues de la mission Planck réussissent pourtant à quantifier avec une précision diabolique (voir l’article,pp. 4-10), mais que le modèle cosmologique standard peine encore à expliquer dans leurs natures profondes ! Eh oui ! Si depuis pas loin de quatre-vingt-cinq ans la matière sombre est invoquée pour justifier des vitesses trop élevées dans des amas au regard de la masse lumineuse observée, on ne sait finalement pas grand-chose Pour quoi ? Découvrir ou redécouvrir les richesses de la physique et, pourquoi pas, réaliser vous-mêmes vos expériences et les partager avec la communauté du MOOC. Rencontrer des chercheurs qui vous présenteront les applications présentes et futures des thèmes abordés. L’insoutenable gravité de l’Univers Gabriel Chardin (Le Pommier, collection Essais et documents, 2018, 464 p., 25  € ) Ce livre parait alors que trois expériences (Gbar, AEgIS et ALPHA-g) sont en cours au CERN pour mesurer l’effet de la gravitation terrestre sur des particules d’antimatière. Quand ? Inscriptions du 29 novembre 2019 au 16 mars 2020. Dates du cours  : 23 mars au 1er juillet 2020 (durée  : 7 semaines, effort estimé  : 2 heures par semaine). Reflets de la physique et ses lecteurs Vivelz] reypér[enc,e de cette masse dynamique d’origine inconnue mais de nature non baryonique qui serait, elle, des centaines de fois plus grande que l’observée. De même, les cosmologistes en sont réduits à invoquer l’existence d’une énergie sombre associée à une force répulsive pour expliquer l’expansion accélérée de l’Univers..., énergie de plus en plus dominante dans notre Univers jusqu’à ce que les galaxies se retrouvent isolées les unes des autres au milieu d’un espace qui se sera presque vidé. Ouvrage bigrement ambitieux que celui de Gabriel Chardin, pour qui la solution a peut-être pour nom... l’antimatière. Si les chercheurs traquent cette dernière depuis des décennies, personne ne sait – et c’est un doux euphémisme – ce qu’elle est advenue après le Big bang. La muse de l’auteur se dissimulerait-elle dans les vides intergalactiques occupant la plus large fraction de l’Univers ? Et si, au lieu de graviter, l’antimatière antigravitait ? Dans cet Univers contenant autant de matière que d’antimatière, appelé de Dirac-Milne, on pourrait alors avoir presque autant de masse négative que de positive, et alors exit matière et énergie sombres ! Vous me direz  : pure spéculation ! Oui et non ! Le propos est développé de bout en bout de manière scientifique, s’appuie sur trois expériences menées actuellement au CERN et dédiées au comportement intime de l’antimatière. L’auteur est cependant le premier à revendiquer s’en remettre au verdict des tests expérimentaux. Pour conclure, je mettrais en avant l’érudition et la qualité de vulgarisation dont a su faire preuve Gabriel Chardin tout au long de cet ouvrage stimulant ! À mettre entre toutes les mains, définitivement ! Arnaud Le Padellec Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Toulouse Reflets de la Physique n°64 47



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