Novembre 2017
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Entretien avec Jean-PIerre Luminet (2/3) L'apparition de phénomènes nouveaux

Retournons dans les étoiles pour cette seconde partie de l'entretien que nous a consacré l'astrophysicien Jean-PIerre Luminet

Dirigeant : Au niveau des découvertes actuelles en astrophysique, sommes-nous dans une phase de consolidation ou de remise en cause du modèle ?


Jean-Pierre Luminet : Les deux. La réponse peut paraître contradictoire, mais l’essentiel de l’activité scientifique se traduisant par, disons, 95 % des publications spécialisées, ne fait que consolider le modèle établi – ce qui n’empêche qu’une frange (certes étroite) de théoriciens se penchent sur les inévitables failles dudit modèle, et cherchent à le remettre en cause.

La large prédominance de l’activité de consolidation tient à la méthode scientifique elle-même.Dans la pratique quotidienne, on travaille beaucoup plus à faire tourner les modèles déjà éprouvés, en somme à vérifier et à confirmer que tout va bien, plutôt qu'à les contredire. Car les théories fondamentales et les modélisations qui en découlent débouchent sur des prédictions, et l'essentiel de l'activité scientifique consiste à confirmer ces prédictions par des observations ou des expériences. Dans la grande majorité des cas, les données sont en accord avec les prévisions, ou bien elles ne sont pas assez convaincantes pour être conclusives, auquel cas on tâchera de concevoir de nouveaux moyens techniques permettant d'obtenir des données plus précises pour les faire « rentrer dans l’ordre ».

Heureusement pour la dynamique de la recherche, on observe parfois des phénomènes nouveaux et a priori inattendus, comme les sursauts gamma ou l'accélération de l'expansion de l'univers, qui ne rentrent pas dans l’ordre établi. Mais avant de tout chambouler et de remettre en cause la physique de base, on tente d'abord de s'appuyer sur le cadre théorique déjà existant pour en tirer de nouveaux modèles, revus et corrigés. Dans une enquête policière, cela revient à repenser le scénario du crime à cause d'une nouvelle donnée, sans que cela remette en cause ni la victime, ni le coupable, ni le mobile. On découvre par exemple que le coupable avait bu un café avec sa victime le jour-même alors qu'on croyait qu'ils ne s'étaient jamais vus, ou bien on comprend que l'arme avait été mise en place à un moment bien antérieur à ce qu'on pensait initialement.

Cette méthode est généralement très efficace, car une théorie n'a jamais déployé tous ses effets, et le plus souvent, si on la pousse dans des conditions extrêmes ou particulières que l'on n'avait pas encore rencontrées jusqu'alors, elle permet d'expliquer les nouveautés. En fin de compte, modéliser, c'est tirer tout le parti possible d'un cadre théorique établi, ou encore essayer de rendre compte de l'inconnu au sein d'un système connu et réputé solide, au point d’être dès lors considéré comme un « modèle standard ».

Pour prendre deux exemples importants je citerai le « modèle standard de la physique des particules » et le « modèle standard de la cosmologie ». Le premier rend compte de manière satisfaisante des particules subatomiques (quarks et leptons) et de leurs interactions, le socle théorique sous-jacent étant la mécanique quantique. Le second – plus connu sous le nom de « modèle de Big Bang » - rend compte de manière également satisfaisante de l’ensemble des observations concernant la structure et l’évolution de l’univers à grande échelle – le socle théorique étant cette fois la relativité générale d’Einstein. Quand je dis « satisfaisant », j’entends par là que la très grande majorité des observations et des mesures, tant en physique des particules qu’en cosmologie, s’interprètent bien dans le cadre de leurs modèles standard respectifs. Pensons à la détection – à juste titre très médiatisée - du fameux boson de Higgs dans l’accélérateur de particules du CERN, en 2012. Cette particule n’existant qu’à très haute énergie était une prédiction incontournable du modèle standard faite trente ans plutôt par une poignée de théoriciens, sa détection n’a donc fait que confirmer la solidité du modèle. De même, la carte extraordinairement précise du rayonnement fossile (un rayonnement micro-ondes emplissant tout l’espace, vestige refroidi du Big Bang), obtenue en 2013 par le télescope spatial Planck Surveyor, a permis de consolider le modèle standard de la cosmologie élaboré quelques décennies auparavant, toujours par des théoriciens.

Mais attention, « satisfaisant » ne signifie en aucune manière « définitif ». Le modèle standard des particules ne dit pas tout. Il ne décrit que la matière au sens usuel du terme (ce que nous appelons la matière baryonique). Or, ce que jusqu’à des vingt dernières années nous pensions être la matière unique et universelle s’avère un constituant plutôt marginal dans la constitution de l’univers. Ce dernier est en effet dominé par une forme de matière dite « noire » et par une forme d’énergie dite « sombre » qui ne sont pas décrites par le modèle standard des particules ! De même, le modèle standard du Big Bang ne dit pas tout de l’histoire cosmique puisque, quandon l’extrapole jusqu’à son « point zéro » dans le passé, il conduit à une absurdité physique, à savoir un point initial singulier dont tout l’univers - espace et temps compris - serait issu.

Dans les deux cas, il y a donc nécessité impérative d’explorer une physique « au-delà du modèle standard ». Mais ce n’est pas chose facile, et seule une minorité de chercheurs est en mesure de s’y consacrer.


Propos recueillis par Lionel Meneghin
Le 8-11-2016
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