Du 26 au 28 septembre 2024, la ville du Havre accueille l’événement « Sur les épaules des géants », destiné à vulgariser la science. Parmi les intervenants, Nathalie Besson, chercheuse en physique des particules au CEA. Partenaire de l’événement, Numerama a pu échanger avec la scientifique sur les liens étonnants entre l’infiniment grand et l’infiniment petit.
Et si, pour percer les mystères de l’infiniment petit, il fallait s’intéresser à l’infiniment grand ? L’idée n’est pas aussi étrange qu’on pourrait le croire spontanément. En tout cas, pas besoin d’en convaincre la scientifique Nathalie Besson, chercheuse en physique des particules au CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives). Elle est aussi passionnée par les ondes gravitationnelles, et a même été impliquée dans le consortium LISA (le projet du premier détecteur d’ondes gravitationnelles directement dans l’espace). Depuis 2020, Nathalie Besson dirige le département de physique des particules à l’Irfu (Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers).
Un « vide purement scientifique »
Son parcours reflète les liens surprenants entre ces deux branches de la science : la physique des particules, qui étudie les constituants élémentaires de la matière, et les ondes gravitationnelles, ondulations invisibles et rapides de l’espace. C’est un saut completNathalie Besson avoue à Numerama, Parce que les théories sont différentes. La physique qui les sous-tend n’est pas la même. Notre objectif, en physique des particules élémentaires, est de comprendre le contenu énergétique de l’univers, au niveau fondamental. Nous abordons ce problème sous plusieurs angles, mais notamment en essayant de compter les particules de l’univers. Si nous voulons comprendre ce qu’il y a dans l’univers, nous sommes obligés de le regarder à toutes les échelles. »
Mais les physiciens des particules sont confrontés depuis un siècle à une théorie : le modèle standard de la physique des particules. Ce modèle est extraordinairement robuste, les calculs que nous faisons avec ce modèle sont corroborés par l’expérimentation. C’est une construction intellectuelle extraordinaire. Mais, elle explique 5% du contenu énergétique de l’Univers. Au département de physique des particules, nous voulons aller au-delà de ce modèle, pour comprendre ce qui reste “, explique le scientifique à Numerama.
Alors, comment les scientifiques s’attaquent-ils à ce problème épineux ? Une possibilité est d’aller directement dans l’Univers et de voir ce qui manque. “, répond Nathalie Besson.
« Les ondes gravitationnelles sont une sonde directe »
Revenons au modèle standard de la physique des particules. Comme nous le dit le chercheur, il « ne prend en compte que 3 interactions fondamentales » : l’interaction électromagnétique, l’interaction faible et l’interaction nucléaire. Malheureusement, elle ne prend pas en compte celle qui nous est la plus familière, à savoir : la gravitation. Or, l’interaction gravitationnelle est décrite à grande échelle par la relativité générale d’Einstein. Les ondes gravitationnelles en sont une sonde directe. C’est intéressant à bien des égards pour un physicien des particules.. »
Et maintenant, revenons à notre Univers. La plus ancienne lumière encore présente dans l’Univers est appelée « fond diffus cosmologique ». Il s’agit d’un rayonnement fossile, émis environ 380 000 ans après le Big Bang. Nous n’avons aucune image de l’univers avant cela.se souvient Nathalie Besson. En revanche, l’univers reste transparent aux ondes gravitationnelles. Nous disposons donc d’une sonde qui nous permet de remonter beaucoup plus loin dans le temps jusqu’au Big Bang. Et cela peut nous donner des informations sur ce qui s’est passé à des moments qui intéressent les physiciens des particules, par exemple le moment où le mécanisme de Higgs s’est mis en place.. »
Et c’est ainsi que les ondes gravitationnelles pourraient contribuer à la physique des particules. Les liens ne sont pas du tout absurdes. Étudier les ondes gravitationnelles, c’est étudier la quatrième interaction, qui est fondamentale. C’est étudier l’univers à grande échelle et se donner une autre façon d’aborder le problème de la description de l’univers dans son ensemble, au niveau de l’infiniment petit et de l’infiniment grand. »
Au programme de « Sur les épaules des géants »
Dédié à la vulgarisation scientifique, l’événement « Sur les épaules des géants » se déroule du 26-28 septembre 2024.
