Un cadeau du père Noël!

Ken Tapping, le 25 décembre 2013

Dans le ciel cette semaine…

  • Vénus brille avec éclat très bas à l'horizon, au sud-ouest, après le coucher du Soleil.
  • Jupiter se lève vers 18 heures et Mars, vers 1 heure du matin, alors que Saturne entre en scène à l'aube, vers 5 heures.
  • La Lune entrera dans son dernier quartier le 25 décembre.

Il était grand temps de remercier le père Noël pour le cadeau que nous avons reçu bien avant l'heure en 2013. Même s'il était de l'ordre de l'infiniment petit, ce cadeau n'en a pas moins nécessité un travail colossal. Le plus beau de l'histoire, c'est que le savant qui avait prédit l'existence de ce minuscule chaînon manquant a eu la chance d'assister à sa découverte de son vivant et par-dessus tout, de voir son travail couronné d'un prix Nobel. L'existence de cette infime particule, confirmée le 14 mars 2013, est un magnifique cadeau, car elle vient étayer une théorie dont nous dépendons depuis des années.

Au cours de la dernière ou des deux dernières décennies, on a assisté à une véritable révolution de la science. La géologie, science qui étudiait la Terre à l'origine, a étendu son objet à la Lune et à d'autres mondes. Par exemple, on trouve aujourd'hui des ouvrages sur la géologie martienne. Grâce à l'étude des étoiles et des galaxies, nous avons pu remonter aux origines de l'Univers et déchiffrer la structure fondamentale de l'espace, de la matière et du temps. Des scientifiques comme Albert Einstein et Stephen Hawking ont grandement fait avancer notre compréhension de l'espace et du temps, il nous reste maintenant à mieux appréhender la matière. Sans cette connaissance, nous ne pouvons comprendre la nature des astres, les phénomènes à l'œuvre à l'intérieur des étoiles à neutrons et des trous noirs, ou ce qui s'est produit au commencement de l'Univers.

Nous savons depuis longtemps que la matière est composée d'atomes, qui eux sont formés de protons, de neutrons et d'électrons, particules qui se décomposent à leur tour en une galerie de « particules élémentaires ». Ces particules sont classées en deux catégories, en fonction de leurs propriétés : les bosons et les fermions (en l'honneur de deux éminents physiciens, Bose et Fermi). Les propriétés de ces particules et les forces qui gouvernent leurs interactions sont devenues pour nous le « modèle standard », une théorie tellement efficace qu'elle est devenue la pierre d'assise de toutes nos recherches, d'où le nom qu'on lui a donné.

Une pièce manquait toutefois au puzzle. Il fallait une troisième particule élémentaire pour que le modèle fonctionne, et comme de fait il fonctionnait, les scientifiques avaient pris le parti d'accepter son existence dans le grand ordre des choses. Le premier à énoncer les propriétés de cette particule a été le physicien britannique Peter Higgs. La particule manquante a d'ailleurs été baptisée en son honneur « boson de Higgs ».

La rigueur scientifique étant ce qu'elle est, on ne pouvait faire reposer une théorie sur l'existence présumée d'un élément, même si la théorie fonctionnait. Pour vous donner une idée de l'importance du modèle standard en physique, les chercheurs ont consacré quatre décennies à chercher l'élément manquant, le boson de Higgs. C'est d'ailleurs en partie pour mener à bien cette quête que l'on a construit le grand accélérateur de particules au CERN, près de Genève, en Suisse. Les chercheurs ont obtenu une première preuve de l'existence du boson de Higgs en 2012, existence qui a été confirmée par la suite en mars 2013.

L'Univers tel qu'on le connaît est ainsi parce que, dans l'ensemble, l'espace, le temps et la matière sont stables. Nous ne pourrions vivre si les atomes de fer qui parcourent nos veines se transformaient à tout bout de champ en un autre élément. C'est grâce à cette stabilité des atomes qui composent la matière que la plupart des étoiles peuvent briller pendant des milliards d'années. On peut en déduire qu'il serait très difficile de décomposer un atome pour en examiner l'intérieur, et encore plus difficile d'analyser les constituants des protons, neutrons et électrons qui composent les atomes.

Depuis les débuts de la science, il y a des milliers d'années, un grand nombre des théories que nous avons bâties se sont révélées fausses, même si au départ elles paraissaient tout à fait légitimes. Il faut toujours creuser pour élucider tous les détails et mettre à mal les théories pour voir si elles résistent, surtout lorsqu'elles revêtent une importance capitale. Le cadeau inestimable que nous avons reçu est la pérennité du modèle standard, ce qui fait que nous pourrons continuer de l'utiliser pendant encore un certain temps.

En terminant, je profite de l'occasion pour vous souhaiter un très joyeux Noël et une bonne année. Je vous remercie également des commentaires, questions et suggestions que vous m'avez adressés en 2013. Gardons les yeux tournés vers le ciel pour d'autres découvertes merveilleuses!

Ken Tapping est astronome à l'Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches du Canada, à Penticton (C.-B.) V2A 6J9.

Tél. : 250-497-2300
Téléc. : 250-497-2355
Courriel : ken.tapping@nrc-cnrc.gc.ca

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