The Matter of Everything par Suzie Sheehy review – 12 expériences qui ont changé le monde | Livres sciences et nature

jen 1895, le physicien allemand Wilhelm Röntgen a remarqué qu’un écran recouvert de phosphore émettait une lumière verte lorsqu’il était exposé à un tube à rayons cathodiques. Il réalisa rapidement qu’il avait trouvé un nouveau rayon invisible. Interrogé sur ce qu’il a pensé en voyant ce feu vert, il a répondu : « Je n’ai pas réfléchi. J’ai enquêté. En fait, il a passé sept semaines à enquêter, enfermé dans son laboratoire et n’en est sorti que lorsque sa femme, Anna, a insisté pour qu’il mange quelque chose. Il a récompensé son souci pour son bien-être en utilisant les rayons inconnus pour faire une image de sa main sur une plaque photographique. Cela a prouvé qu’ils pouvaient voyager à travers la peau et la chair : la plaque a révélé ses os et son alliance. Quand elle a vu l’image, elle a été consternée en disant : « J’ai vu ma mort !

Dans son carnet, Röntgen a utilisé une lettre pour désigner les rayons inconnus : « rayons X ». Comme le dit Sheehy, c’est “probablement la meilleure image de marque non intentionnelle de l’histoire de la physique”. Moins d’un an après sa découverte, les rayons X étaient utilisés pour trouver des éclats d’obus dans les corps des soldats sur le champ de bataille.

La question de savoir comment les tubes à rayons cathodiques émettaient des rayons X a conduit à la découverte fondamentale en 1897 de l’électron – la première particule subatomique. Les atomes n’étaient plus considérés comme la plus petite entité indivisible de la nature. En effet, le siècle suivant allait révéler tout un catalogue de particules, transformant complètement notre compréhension de la matière.

La question clé pour la physicienne australienne Suzie Sheehy est la suivante : « Qu’est-ce que la matière et comment interagit-elle pour créer tout ce qui nous entoure, y compris nous-mêmes ? Elle décrit son travail, dans lequel elle tente de répondre à cette question en étudiant les plus infimes constituants de la nature et les forces qui les gouvernent, comme “l’une des aventures les plus impressionnantes, les plus complexes et les plus créatives que les humains aient jamais entreprises”.

Sa spécialité est la physique des accélérateurs, un domaine qui déploie certaines des plus grandes machines jamais inventées pour manipuler la matière à petite échelle. Un domaine ésotérique, pourriez-vous penser, qui n’a que peu de rapport avec notre vie quotidienne. Mais comme elle le montre, la physique des particules a radicalement changé notre façon de vivre au cours du siècle dernier. Votre hôpital le plus proche possède presque certainement un accélérateur de particules, votre smartphone repose sur la mécanique quantique et Tim Berners-Lee a inventé le World Wide Web pour aider les scientifiques à partager les vastes quantités de données produites par les expériences sur les particules.

Sheehy n’est pas un théoricien, un Einstein des temps modernes créant des hypothèses spéculatives sur la nature de la réalité. Elle est plutôt une physicienne expérimentale qui conçoit des équipements qui repoussent les limites de la technologie actuelle et génèrent de nouvelles données et questions. C’est un travail exigeant qui demande curiosité, passion et ténacité.

Dans son livre – qui est souvent complexe mais jamais moins que fascinant – elle utilise 12 expériences pour montrer comment la physique des particules a façonné notre compréhension du monde dans lequel nous vivons. Elle commence par la découverte de Röntgen, avant de passer aux premières expériences montrant que l’atome était composé majoritairement d’espace vide, avec un noyau dense entouré d’électrons, et à la création des premiers accélérateurs de particules dans les années 1930.

Après le succès du projet top secret Manhattan pour construire une bombe atomique pendant la Seconde Guerre mondiale, les physiciens ont adopté une approche collaborative à grande échelle. Ce fut le début de la Big Science. L’époque où les chercheurs solitaires, comme Röntgen, travaillaient dans leurs laboratoires était révolue – la physique concernait désormais des machines gigantesques et coûteuses, conçues par des groupes de scientifiques expérimentaux, entretenues par des ingénieurs spécialisés et exploitées par un personnel dévoué. Les résultats ont été interprétés par des équipes de chercheurs du monde entier. Ces méthodes ont produit un déluge de nouvelles particules, des pions aux positrons.

La quête culmine – pour l’instant du moins – avec le Grand collisionneur de hadrons du CERN, un collisionneur circulaire de protons de 27 km, à 100 mètres sous terre près de Genève. Il a fallu deux décennies et demie pour le construire, supervisé par le physicien gallois Lyndon Evans, affectueusement surnommé “Evans l’atome”.

Sheehy, qui a travaillé au CERN, guide le lecteur dans ce triomphe de l’ingénierie et de la coopération scientifique, “l’une des plus grandes expériences jamais construites”. Décrite comme la plus grande machine sur Terre, elle est si sensible qu’elle doit être corrigée pour des effets incroyablement petits, tels que le mouvement de la croûte terrestre dû au soleil et à la lune, ou le passage de trains à grande vitesse – tout ce qui perturber l’orbite des protons.

Un proton est un million de millions de fois plus petit qu’un grain de sable. Le LHC “fournit deux faisceaux de centaines de milliards de protons à 99,999999 % de la vitesse de la lumière, les focalise à moins de la largeur d’un cheveu, puis entre en collision avec eux”. Sa tâche était de détecter une particule unique et très insaisissable : le boson de Higgs, prédit en 1964. Cet objectif a été atteint en 2012, grâce à la collaboration de la moitié des 13 000 physiciens des particules dans le monde, et en s’appuyant sur les ressources de 110 pays.

En fin de compte, comme nous le dit Sheehy, la physique n’est pas seulement la recherche du fonctionnement de l’Univers : “La physique concerne les gens.” Son voyage à travers l’histoire de la physique des particules révèle l’extraordinaire ingéniosité des scientifiques expérimentaux et leur dévouement désintéressé à répondre aux grandes questions sur la matière et l’univers. C’est un domaine qui a apporté d’énormes avantages à l’humanité, des nouvelles technologies d’imagerie médicale aux traitements contre le cancer. Mais en fin de compte, c’est peut-être bien l’exemple des physiciens de travailler ensemble pour résoudre des problèmes qui nous apportera à tous ce qu’il y a de plus précieux, à un moment où le monde est confronté à des défis sans précédent. Comme le dit Sheehy : “Il n’y a rien de plus puissant que les humains qui s’unissent dans un effort de collaboration.”

The Matter of Everything: Twelve Experiments that Changed Our World est publié par Bloomsbury (£20). Pour soutenir le Guardian et l’Observer, commandez votre exemplaire sur guardianbookshop.com. Des frais de livraison peuvent s’appliquer.

Leave a Comment