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- Mise à jour le 20 Août 2009
- SÉMINAIRE SUR L’UNIVERS
INVISIBLE
- Organisé par l’Observatoire
de Paris (LUTH)
- Conférence d'Étienne
KLEIN , Physicien et Philosophe,
Directeur de Recherche au CEA, Dr du LARSIM
(Laboratoire de Recherche sur les Sciences de la Matière), Saclay sur
:
- «DU
"NOIR" EN PHYSIQUE»
- Le 9 Juillet 2009
à L'UNESCO.
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- Remarque : Cette conférence fait partie
d’un ensemble de conférences données à l’occasion de ce séminaire,
dont on peut consulter le compte
rendu sur ce site.
- Photos : JPM. pour l'ambiance. Voir les crédits
des autres photos éventuelles.
- Je ne propose que des comptes rendus succincts
de ces conférences, le
site Univers 2009, dédié aux manifestations de l'Univers Invisible
devrait mettre en ligne bientôt le texte de toutes les conférences.
- NOTA : j'ai fait de nombreuses photos en haute
résolution que je ne peux pas mettre sur le site question volume, ceux qui
seraient intéressés par certaines photos en plus haute définition que
celles qui suivent n'ont qu'à
me contacter, je les envoie par e-mail.
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- La présentation d'Étienne Klein est
disponible en pdf sur le Net.
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- Voilà ce que propose notre célèbre orateur
en introduction :
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- " Au cours de son histoire, la
physique a du régulièrement affronter des problèmes relatifs a des objets
qualifiés de " noirs ", les plus célèbres étant le
problème dit du " corps noir " à la fin du XIXe siècle
et, plus récemment, celui des trous noirs. Aujourd'hui, les problèmes
distincts de l'énergie noire et de la matière noire viennent s'ajouter a
la liste. Il s'agit de deux entités de nature inconnue dont les
astrophysiciens doivent désormais postuler l'existence pour garantir
l'universalité des lois physiques.
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- Je traiterai essentiellement du cas de l'énergie
noire. De quoi est-il question ? Plusieurs sortes d'observations ont récemment
montré que l'expansion de l'univers, contrairement a ce qu'on avait imaginé
jusque la, est en phase d'accélération depuis plusieurs milliards d'années.
Qu'est-ce a dire ? Dans le processus d'expansion, la gravitation,
toujours attractive, fait office de frein : elle tend a rapprocher les
objets massifs les uns des autres, de sorte que la matière ne peut que
ralentir l'expansion.
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- Mais ce que montrent les mesures récemment
effectuées, c'est qu'un autre processus s'oppose a elle en jouant au
contraire un rôle d'accélérateur. Tout se passe comme si une sorte
d'anti-gravité avait pris la direction des affaires, obligeant l'univers a
augmenter sans cesse la vitesse de son expansion. Quel est le moteur de
cette accélération ? Personne ne le sait de façon certaine. Alors,
bien conscients de leur ignorance, la plupart des astrophysiciens parlent
d'une mystérieuse " énergie noire ". Mais un certain
nombre d'entre eux s'offusquent qu'on puisse si facilement ajouter une telle
substance de nature parfaitement inconnue au mobilier ontologique de
l'univers. Ils cherchent donc d'autres explications, proposent par exemple
l'hypothèse que les lois de la relativité générale pourraient devenir
fausses aux échelles cosmologiques. Il n'est pas nécessaire d'en dire
davantage pour comprendre que l'accélération de l'expansion de l'univers
engendre un terrible dilemme : ou bien on accepte de compléter
l'ontologie de l'univers au nom de l'universalité de ses lois (en
l'occurrence de celles de la gravitation), ou bien on remet en cause cette
universalité pour éviter d'avoir a peupler l'univers de mystérieux fantômes.
Le problème de l'énergie noire apparaît ainsi comme le dernier avatar de
la tension entre l'ontologique et le législatif qui n'a cessé de rythmer
l'histoire de la physique, par exemple a l'occasion du " puzzle de
la radioactivité bêta " au cours des années 1930.
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- En l'occurrence, chacune des pistes envisagées
expose a des difficultés, de sorte que le problème de l'énergie noire
demeure entier. Quelle est la gravité de la crise ? S'agit-il d'une
crise de l'universel ou d'une crise de la complétude ? Pour la dépasser,
manquons-nous de données ou sommes-nous plutôt en panne d'idées ? "
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- Aujourd'hui c'est donc plus l'aspect philosophe
d'Étienne Klein qui est à la manœuvre.
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- Ambiguïté du noir, quand on dit énergie
noire, l'adjectif noir vient tempérer l'ardeur du mot énergie, de même
quand on dit nuit noire, c'est certainement un pléonasme.
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- Cet exposé est placé sous l'égide de Henry
Ford avec sa célèbre phrase (à propos de la Ford T):
- Vous pouvez choisir la couleur que vous voulez,
à condition que ce soit le noir.
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- D'ailleurs,
le noir est-il une couleur?
- Cette question a torturé Descartes pendant des
années.
- C'est une couleur en synthèse
soustractive et non ce n'est pas une couleur en synthèse
additive où le noir est une absence de couleur.
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- La symbolique du Noir : (au moins en Occident)
:
- Représente : l'autorité, la menace, le
pouvoir, l'anarchie, la mort, le mal, la tristesse, le mystérieux,
l'inconnu, mais aussi la classe, le luxe , le raffinement etc..
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- Il y a aussi plusieurs sortes de noir :
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Ater
(latin) : le noir mat qui a un sens plutôt négatif, a donné des mots
comme atroce
- ·
Niger
(latin) : le noir brillant, positif, celui qui rayonne.
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- LA
PHYSIQUE ET LE NOIR.
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- Les lois physiques du monde sont longtemps restées
cachées, le but de la physique est de blanchir ou d'éliminer les idées
noires.
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- Le paradoxe
d'Olbers de la nuit "noire".
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- Le troublant trou noir.
- Il est imaginé notamment par Laplace comme
astre occlus, mais ils rayonnent et s'évaporent même.
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- La matière noire ou plus exactement
transparente n'émet ni n'absorbe de la lumière, elle est soumise seulement
à la gravité.
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- L'énergie noire, avec cette contradiction dans
les termes, elle crée de la dynamique.
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- Matière et énergie noires sont deux problèmes
distincts qui conduisent au même dilemme, on accepte ou on invente une
autre entité qui rendra compte de ces observations.
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- Un bel exemple est celui de la
radiation bêta.
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- Un noyau bombardé par des neutrons devient un
autre corps et émet un électron, en fait c'est un proton qui s'est
transformé en neutron (interaction faible). Jusque là pas de problème,
mais voilà, l'énergie de l'électron devrait avoir une valeur unique, dépendant
du corps d'origine, or on trouve tout un spectre d'énergie pour les électrons
émis. Pourquoi?
- La règle de la conservation de l'énergie (que
Niels Bohr voulait ne pas respecter) donne à W Pauli une idée : il existe
une autre particule que l'on ne voit pas qui emporte l'énergie manquante.
- Il vient d'inventer (sur le papier) le
neutrino (ou plutôt l'antineutrino), évidemment on ne le prend pas au
sérieux au début (il abuse de la dive bouteille, on nomme d'après son nom
l'effet Pauli inverse, le fait que rien que sa présence met toutes les expériences
en panne, bref une personnalité à part entière…).
- Mais il avait raison, cette particule sera
effectivement détectée 25 ans plus tard.
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- Le
corps noir.
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- Encore presque une contradiction, le
corps noir n'est pas noir, il rayonne; en fait il n'est "noir"
qu'à zéro degré!
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- Le corps noir est un objet idéal qui
absorberait toute l'énergie qu'il recevrait, on l'image volontiers avec un
four parfait totalement fermé sauf qu'il existe un petit trou permettant d'étudier
son rayonnement.
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L'émission
d'énergie est uniquement fonction de la température, c'est la
loi de Planck.
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- ·
Max Planck était « obsédé » par le second
principe de la thermodynamique, fondamental à ses yeux.
- ·
Il n'acceptait pas l’interprétation statistique de l’entropie
proposée par Boltzmann.
- ·
Il pensait que l’irréversibilité à l’échelle macroscopique était
due aux interactions entre la matière et le rayonnement.
- ·
Comment mettre cela au clair ? Par l’étude du spectre du corps
noir…
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- En effet le spectre d'un corps noir ne dépend que de sa température.
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- À cette occasion il introduit les constantes
de Boltzmann (k, liée à l'entropie d'un système) et une autre qui va
s'appeler constante
de Planck, h (liant énergie d'un rayonnement et sa fréquence), la théorie
des quanta est née.
- L'énergie n'est émise que par paquet (les
quanta) possédant une valeur multiple d'une énergie de base.
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- (petite anecdote racontée par notre conférencier,
pourquoi h pour la constante de Planck? On dit que cela voulait dire h comme
Hilfe en allemand (à l'aide, au secours!).
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- Un exemple de corps noir proche de nous : le
Soleil.
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- L'Univers est un four et nous sommes à l'intérieur
de ce four, nous sommes baignés en permanence par ce bruit de fond (le CMB),
spectre du corps noir Univers. La découverte de ce bruit de fond est une
des preuves qui valide l'hypothèse du Big Bang.
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- CONCLUSION.
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- L'histoire de la physique se déroule entre la
clarté et la noirceur.
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- De l'étude d'objets "noirs" peut
jaillir des "illuminations", et de l'étude de la "lumière"
peut aussi révéler la présence dentités "noires".
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- Le Temps, aussi, c'est du noir, car ….on ne
l'a jamais vu.
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- POUR ALLER PLUS LOIN.
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- Interview
d'Étienne Klein sur Arte.
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- La
Science en question par E Klein.
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- Les
livres d'E Klein.
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- Temps
et Vieillissement par E Klein.
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- Le
Temps (café philo) par E Klein.
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- Vidéo
sur les lois du corps noir.
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- Max
Planck et la naissance de la mécanique quantique.
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- Le
corps noir et son rayonnement par
Hyperphysics.
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- Bon ciel à tous!
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- Jean Pierre Martin
membre de la Commission de Cosmologie de la SAF.
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