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Article.
A propos de l'expérience OPERA.
Doit-on considérer comme intangibles les "lois
fondamentales" par lesquelles la cosmologie contemporaine
pense pouvoir décrire l'univers ?
Jean-Paul Baquiast et Christophe Jacquemin - 24/09/2011
Le détecteur du Gran Sasso (Italie), qui
participe avec le CERN à l'expérimentation
OPERA- CNGS
(Cern Neutrinos to Gran Sasso)
Doit-on
considérer comme intangibles les "lois fondamentales"
par lesquelles la cosmologie contemporaine pense pouvoir
décrire l'univers ?
Dans divers écrits, nous avons répondu
pour notre part par la négative. Aucune loi,
sauf par un acte de foi qui ne serait pas scientifique,
ne peut être considérée comme intangible.
La science formule des théories qu'elle s'efforce
ensuite de vérifier expérimentalement.
Les lois présentées aujourd'hui comme
bien établies, sous forme de constantes universelles,
seront par définition soumises à reformulation
si de nouvelles expériences, menées dans
des conditions de scientificité indiscutables,
obligent à le faire. Il en est ainsi de la vitesse
de la lumière dans le vide [outre Einstein, profitons
de cet article pour aussi rendre hommage ici aux travaux
d'Henri Poincaré], ou de l'attirance entre les
corps dans le vide, relevant depuis Newton de la loi
dite de la gravitation. Une dizaine d'autres constantes,
qui selon les défenseurs du postulat anthropique
fort ont permis par leur réglage fin (fine tuning)
l'apparition de la vie et de la conscience, sont dans
ce cas.
Mais
pour le grand public et même pour la majorité
des scientifiques, physiciens ou non, redécouvrir
la nécessité de cette prudence méthodologique
ne va pas de soi. On le constate par l'écho considérable
donné à un article(1)
publié le 22 septembre sur le site Arxiv par
un groupe de physiciens européens, selon lequel
la vitesse d'une particule nommée "neutrino"(2)
aurait été mesurée comme légèrement
supérieure à la vitesse de la lumière.
Cette dernière était jusqu'à présent
considérée comme indépassable en
vertu de la formule d'Einstein à la base de la
théorie de la relativité restreinte :
un corps se déplaçant au-delà de
la vitesse de la lumière devrait disposer d'une
énergie ou d'une masse infinie... ce qui ne serait
pas concevable sauf, dit-on, à remettre en cause
la quasi totalité de la physique.
D'après les calculs, les neutrinos ont 60 nanosecondes
d'avance sur les 2,4 millisecondes qui devraient leur
être nécessaire pour parcourir les 730
km, distance séparant le CERN du Gran Sasso à
la vitese de la lumière.
présentation de l'expérience - Film réalisé
par le CNRS
En
effet, à l'annonce de ce résultat de la
collaboration OPERA, la communauté et le public
a réagi comme si tous les piliers de la science
étaient ébranlés à la fois.
Outre attendre la confirmation de l'expérience,
la sagesse consisterait au contraire à ne pas
considérer les lois de la physique comme décrivant
une entité existant en soi, le réel, ou
l'univers, mais comme une construction de notre savoir
susceptible par définition d'évoluer.
On retrouve là le postulat de la physique quantique,
selon lequel ce que nous disons d'une infra-réalité
sous-jacente à toute observation et par définition
inconnaissable en soi, dépend des conditions
de cette observation.
Comme
nous le rappelons dans un article publié par
ailleurs, les résultats de l'observation découlent
tout autant des instruments que le chercheur utilise
que de ce dernier lui-même. Le travail du cerveau
humain, et ses produits, portent de manière inextricable
les marques des grilles de qualification introduites
par la structure biopsychique de l'homme, comme aussi
plus généralement par son comportement,
individuel ou social.
Si
les observations relatives au neutrino ou à sa
vitesse montrent que la vitesse de la lumière,
c'est-à-dire celle des photons dans le vide,
peut être dépassée dans certains
conditions, il faudra en tenir compte dans l'élaboration
d'un modèle de l'univers plus pertinent. Cela
ne voudra pas dire que ce nouveau modèle décrirait
à son tour une réalité en soi qu'il
faudrait accepter comme un nouvel acte de foi. Dans
l'avenir il sera modifié.
Il
en est de même en ce moment du calcul de l'attraction
gravitationnelle. Diverses expériences récentes
conduisent à postuler qu'elle puisse être
différente dans certains cantons de l'univers
ou pour certaines particules hypothétiques. On
parle ainsi de MOND (gravité modifiée,
proposée par Milgrom en 1983) et de Whimps (Weakly
interacting massive particles ). Ceci ne signifie
pas que sur Terre, dans les conditions courantes, la
force de gravité pourrait être annulée,
et Newton remisé au rayon des antiquités.
Les pommes continueront à tomber.
Il
faut rappeler ceci à tous ceux qui s'appuient
sur l'expérience OPERA pour imaginer la possibilité
de voyages dans le temps ou de déplacements à
très grande vitesse aux confins de l'espace astronomique.
Peut-être qu'un jour la science expérimentale
(en dehors des modèles théoriques qui
le font déjà), admettra de telles possibilités,
peut-être que la technologie construira des machines
permettant les réalisations correspondantes,
mais l'une et l'autre en sont très loin pour
le moment.
Mais à l'opposé de cette prudence, nous
refusons pour notre part les arguments d'autorité,
s'appuyant sur les constantes dites fondamentales, lorsqu'ils
affirment par exemple que notre univers ne pourrait
comporter d'autres formes de vie et de conscience que
celles observées par les humains sur la Terre.
D'une
part, on peut postuler sans risque que ces constantes
seront elles-mêmes modifiées dans la suite
de futures observations scientifiques. Leur cohérence
actuelle s'en accommodera car on fera apparaître
alors d'autres cohérences, de niveau supérieur.
D'autre
part, on doit dès maintenant chercher à
concilier l'approche de la physique quantique et de
la physique traditionnelle. Les recherches actuelles
n'y arrivent pas ou ne sont pas jugées concluantes
C'est le cas concernant la théorie des cordes.
Mais, en remontant au supposé Big Bang lors duquel
aurait émergé du vide quantique un univers
matériel doté de façon aléatoire
de constantes qui sont ce qu'elles sont, on pourrait
très bien montrer à l'avenir que d'autres
univers matériels pourraient émerger d'événements
analogues en étant dotés de constantes
différentes.
Il
serait alors intéressant d'imaginer de tels univers
et de tester, au moins virtuellement, leur capacité
à générer des formes étranges
de vie et de conscience.
Notes (1) "Measurement of the neutrino
velocity with the OPERA detector in the CNGS beam"
: Télécharger l'article
(format pdf).
Ces résultats ont été obtenus dans
le cadre du dispositif expérimental OPERA ("Oscillation
Project with Emusion tRacking Apparatus"). (2) Neutrino ou "petit neutre"
: particule suspectée en 1930 (pour satisfaire
la loi de conservation de l’énergie dans
les réactions nucléaires - les désintégrations
d’atomes - que l’on peut trouver dans les
étoiles ou les réacteurs nucléaires)
et mise en évidence en 1956. Comme son nom l'indique,
cette particule n'a pas de charge électrique.
Sa masse était considérée au départ
comme nulle. Les chercheurs se sont aperçus plus
tard qu'il n'en était rien : les physiciens estiment
que sa masse serait inférieure à 1 électronvolt,
masse infime, mais masse tout de même..
Il exite trois sortes de neutrinos, chacun appartenant
à l’une des trois "familles"des
particules élémentaires" : cette
découverte peut être considérée
comme un résultat majeur du LEP, le collisionneur
d’électrons et d’antiélectrons
du Cern, au début des années 1990.
---- A
recommander sur le sujet, l'excellent ouvrage "La
lumière des neutrinos", par Michel Cribier
, Michel Spiro et Daniel Vignaud, Editions du Seuil
(1995)
*
La meilleure source est le CERN lui-même, y
compris ses communiqués de presse http://press.web.cern.ch/public/Welcome-fr.html
Nous y lisons au moment où nous écrivons
cet article (23/09/2011) "L’expérience
OPERA, qui observe un faisceau de neutrinos envoyé
depuis le CERN à une distance de 730 km,
au Laboratoire de l’INFN Gran Sasso, en Italie,
présentera de nouveaux résultats à
l’occasion d’un séminaire qui se
déroulera au CERN aujourd'hui.
Le résultat d’OPERA se fonde sur l'observation
de plus de 15 000 événements
neutrino mesurés au Gran Sasso et semble indiquer
que les neutrinos se déplacent à une
vitesse 20 x 10-6 supérieure
à celle de la lumière, la vitesse cosmique
limite. Compte tenu de l’importance d’un
tel résultat, des mesures indépendantes
sont nécessaires avant qu’il puisse être
infirmé ou confirmé. C’est pourquoi
la collaboration OPERA a décidé de le
soumettre à un examen critique public.
Ce sera donc un sujet dont nous devrons reparler.
Ci
dessous, la vidéo (en anglais) du séminaire
du CERN donné le 23 septembre à 16h
* Sur le neutrino, particule plus qu'élusive,
le recours dans un premier temps à l'inévitable
Wikipedia s'impose http://fr.wikipedia.org/wiki/Neutrino.
On pourra lire aussi avec intérêt l'excellent
ouvrage "La
lumière des neutrinos", de Michel
Cribier, Michel Spiro et Daniel Vignaud, Editions
du Seuil (1995)
* Rappelons enfin que les hypothèses relatives
à la "relativité" de
la vitesse de la lumière calculée par
Einstein ont toujours été nombreuses.
Nous citerons ce que vient d'en écrire Luis
Gonzalez Mestre, physicien franco-espagnol, rejeté
par beaucoup de ses pairs compte tenu de ses positions
jugées "gauchistes". Rejet qui nous
paraît pour le moins léger: "L'idée avancée
dans mes travaux est la suivante : la matière
que nous connaissons, et sous la forme où nos
appareils la perçoivent actuellement, n'est
pas forcément la forme ultime de la matière.
La vitesse de la lumière pourrait très
bien être, tout compte fait, la vitesse critique
des excitations d'une phase de la matière,
de la même façon que la vitesse du son
est la vitesse critique des phonons (ondes du son)
dans un solide. Dans ce cas, de même qu'un quantum
de lumière peut traverser un solide transparent,
des particules plus fondamentales et avec une vitesse
critique très supérieure à celle
de la lumière pourraient traverser notre univers.
Un très faible mélange avec ce nouveau
secteur de la matière suffirait pour modifier
légèrement la vitesse critique d'un
neutrino dans le vide."
*
Concernant la vitesse de la lumière, en relation
avec la théorie de la relativité; bien
d'autres travaux pertinents ont été
publiés récemment. Nous préparons
un petit article pour les rappeler à nos lecteurs.
Une des théories les plus intéressantes
a été développée voici
quelques années par le physicien Magueijo,
qui travaille avec Lee Smolin. Nous avions présenté
son ouvrage, Faster than the speed of life en
2003 http://www.automatesintelligents.com/biblionet/2003/mai/magueijo.html
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