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18 novembre 2012 7 18 /11 /novembre /2012 00:05

Il y a un peu plus d’un siècle, un homme a soutenu sa thèse sur la structure des métaux. Puis, deux ans plus tard, il a proposé un modèle qui, bien qu’incomplet, renversa les mentalités. En quelques années, le physicien est devenu le moteur de la nouvelle science, une science révolutionnaire qui a profondément bouleversé la conception qu’on peut avoir de la Nature, qui remet en cause le déterminisme confortable de la fin du XIXe siècle et qui a été l’amorceur de nombreux progrès dans la vie quotidienne. Cette science est encore loin d’avoir terminé d’étonner et de faire progresser l’esprit humain.


yartiBohr01Né le 7 octobre 1885 à Copenhague, le physicien Niels Bohr est mort dans la capitale danoise il y a exactement cinquante ans, le 18 novembre 1962. L’occasion de lui rendre un hommage, non seulement à sa personnalité exceptionnellement brillante mais surtout à sa fécondité intellectuelle et scientifique sur la base de laquelle la technologie actuelle règne en maîtresse absolue du progrès. Petit témoignage sur ma "rencontre" avec Bohr.

Je ne sais plus comment j’ai su cela, mais c’était en fin d’école primaire ou en début du collège. J’étais passionné par la nature et en particulier par l’infiniment grand (l’astronomie) et par l’infiniment petit. L’infiniment petit, c’était pour moi les atomes (j’avais appris en grec que cela signifiait "insécables") et les molécules, dont j’ai entendu parler en primaire. La matière est constituée d’atomes. Mais quand j’ai appris le modèle de Bohr de l’atome, à savoir, que l’atome était comme le système solaire, avec le noyau pour soleil et les électrons pour planètes tournant autour de son centre, j’avais été subjugué, fasciné par cette analogie de l’observation.

Le modèle planétaire, c’était d’abord celui d’Ernest Rutherford (1871-1937), grand physicien également (Prix Nobel de chimie en 1908), qui fut le directeur de la thèse qu’il soutint le 13 mai 1911 à Copenhague sur la théorie électronique des métaux. C’est en 1913 qu’il améliora la description de Rutherford en proposant le principe des sauts quantiques des électrons passant d’une orbite à une autre en émettant ou en absorbant de l’énergie. Cela lui valut, avec le développement de la théorie quantique, le Prix Nobel de physique en 1922.

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En fait , quelques années avoir appris le modèle de Bohr, j’ai su qu’il n’en était rien, qu’il n’y avait pas de système planétaire dans la matière (n’en déplaisent aux "Men In Black" !), ou alors, des systèmes très particuliers, dont les planètes se trouveraient dans des nuages de positions, dans des probabilités, avec des spins, des orbitales, des quanta… car c’était bien de cela qu’il s’agissait, que la Nature était à la base composée de quanta : quantum de matière (les particules élémentaires : quarks, leptons etc.) et quantum d’énergie, un nombre entier à base de constante de Planck.

Là encore, je me suis sensibilisé à la physique quantique bien avant les programmes scolaires et universitaires. C’était avec les expériences d’Alain Aspect en 1982 à Orsay (j’en reparlerai peut-être) qui m’ont tenu passionné presque en direct par cette drôle de science dont il ne s’agit pas de refaire l’histoire ici, elle est connue depuis longtemps, notamment en France par les travaux des deux principaux physiciens français impliqués dans la physique quantique, Paul Langevin et Louis de Broglie qui démontra l’équivalence onde/particule même pour l’électron.

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(Congrès Solvay qui regroupe tous les grands physiciens).

Disons surtout que dans tout ce groupe de grands et souvent jeunes physiciens, Planck, Einstein, Bohr, Dirac, De Broglie, Heisenberg, Schrödinger, Pauli, Born, Brillouin etc., la rivalité intellectuelle entre Bohr et Einstein marqua le débat quantique pendant deux ou trois décennies. L’histoire raconte maintenant que grâce à un théorème de théorie des groupes élaboré en 1964 et aux expériences de 1982, que Bohr le pragmatique avait eu raison sur Einstein l’esthéticien qui ne supportait pas le principe d’une Nature imparfaite basée sur des probabilités et qui était sûr qu’il y avait forcément des "variables cachées" qu’on ne connaissait pas encore pour lever l’indétermination quantique (Heisenberg avait montré qu’on ne peut pas connaître avec précision à la fois la position et la vitesse d’une particule car pour l’observer, il fallait perturber la réalité, ce qui peut se concevoir aussi en sociologie avec une caméra qu’on placerait dans un lieu de vie et qui transformerait radicalement le comportement des personnes).

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Pour résumer cette problématique, Einstein avait coutume de dire : "Dieu ne joue pas aux dés" (qui peut provenir de son origine religieuse), alors que Bohr se contentait d’un "Qu’importe, ça marche !". Bohr se posait en effet moins de questions philosophiques et se disait que les équations de la physique quantique "prédisaient" correctement les choses, cela suffisait et il fallait en profiter. La critique d’Einstein fut d’ailleurs très solide et très constructive et elle fortifia même tout l’édifice théorique. Il y a d’ailleurs en diffusion sur la chaîne Arte un excellent documentaire réalisé par le spécialiste de la théorie des cordes, Brian Greene pour présenter son livre de vulgarisation "La Magie du cosmos" publié en 2004.

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La devise de Bohr était "Contraria sunt complementa" (les contraires sont complémentaires) qu’illustre le symbole du yin et du yang. C’est le principe de complémentarité qu’aura ainsi explicité Bohr : « Peu importe à quel point les phénomènes quantiques transcendent les explications de la physique classique, il n’en demeure pas moins que les descriptions que l’on en fera devront être données en termes classiques. L’argument est simplement que par "expérience", nous entendons une situation dans laquelle nous pouvons décrire aux autres ce que nous avons fait et appris ; par conséquent, la description des dispositifs expérimentaux et les résultats des observations doivent être exprimés dans un langage sans ambiguïté, applicable dans la terminologie de la physique classique. Ce point crucial entraîne l’impossibilité de toute séparation tranchée entre le comportement des objets atomiques et l’interaction avec les instruments de mesure qui servent à définir les conditions dans lesquelles ces phénomènes apparaissent. » (in Niels Bohr, Albert Einstein, Philsopher-Scientist, Open Court, 1949, "Discussion with Einstein on Epistemological Problems in Atomic Physics").

C’est vrai qu’il y a eu des progrès technologiques considérables avec cette nouvelle science, science du doute et de la révolution, prête à être elle-même remise en cause par de nouveaux progrès dans le futur. L’une des théories les plus élaborées est sans doute la chromodynamique quantique. Aujourd’hui, les physiciens cherchent à unifier les théories et surtout, à synthétiser dans un même ensemble la physique de l’infiniment grand (la relativité générale) et la physique de l’infiniment petit (la physique quantique). Hélas, cela a aussi généré un grand nombre de théories fantaisistes et bancales, qui, parfois, parviennent à se populariser grâce à l’action marketing efficaces de leurs auteurs.

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(Bohr avec Pauli à gauche).

Et l’intérêt des peuples dans tout cela ? On peut dire sans hésitation que toutes les technologies actuelles sont basées sur ces phénomènes quantiques, que ce soit dans le domaine médical, des télécommunications, des matériaux etc. Rien que la conception des lasers, des transistors, des circuits imprimés, qui a permis de fabriquer des composants de plus en plus petits (on arrive maintenant à des épaisseurs d’une dizaine d’atomes seulement !), ce qui a donné les téléphones cellulaires, les ordinateurs, Internet, les fibres optiques, les GPS, la microchirurgie, etc. Le champ des applications est très large et multiple.

Les classiques d’aujourd’hui étaient les révolutionnaires d’hier.
Mais y a-t-il en gestation une nouvelle science révolutionnaire ?

Pas sûr : il faut encore du temps pour digérer toutes les implications quantiques, en particulier ces phénomènes d’intrications qui laissent entrevoir de très nombreux développements. Et la recherche frénétique du boson de Higgs encourage cette phase d’approfondissement de la théorie quantique : aussi étrange soit-elle, elle a été confirmée expérimentalement depuis plus d’un siècle maintenant : « Quiconque n’est pas choqué par la théorie quantique ne la comprend pas ! ».

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Épilogue familial. Aage Bohr, l’un des six fils de Niels Bohr, est mort récemment, le 8 septembre 2009 à 87 ans. Ayant côtoyé avec son père certains de ses étudiants qui sont devenus aussi de grands physiciens comme Heisenberg et Pauli, il avait choisi la physique nucléaire. Et il avait reçu lui aussi (avec ses collègues Ben Mottelson et Leo Rainwater) le Prix Nobel de physique en 1975 sur la structure du noyau atomique et la physique quantique des nucléons.

Épilogue national. Le 9 octobre 2012, le Prix Nobel de physique a été attribué à deux physiciens pour leur contribution à la physique quantique : le Français Serge Haroche et l'Américain David Wineland.


Aussi sur le blog.

Sylvain Rakotoarison (18 novembre 2012)
http://www.rakotoarison.eu


Pour aller plus loin :
Un Prix Nobel de physique.



yartiBohr07



http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/50-ans-apres-sa-mort-niels-bohr-le-126470

 

 









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9 octobre 2012 2 09 /10 /octobre /2012 12:01

Le physicien français Serge Haroche et le physicien américain David Wineland viennent d'être récompensés, ce mardi 9 octobre 2012 par l'attribution du Prix Nobel de Physique 2012 pour leurs travaux sur la physique quantique.

Né le 11 septembre 1944, Serge Haroche est normalien, professeur agrégé de physique (Paris V, école Polytechnique et Normale Sup) et membre du Collège de France depuis 2001. Il a soutenu sa thèse de doctorat en 1971 sous la direction d'un futur autre Prix Nobel de Physique, Claude Cohen-Tannoudji. Médaille d'or du CNRS le 2 juin 2009 et le Prix Nobel de Physique lui est attribué le 9 octobre 2012.

Né le 24 février 1944, David Jeffrey Wineland est professeur de physique à l'Université du Colorado après avoir soutenu sa thèse de doctorat en 1970 à Berkeley, en Californie. Il a fondé le NIST.

SR


Biographie de Serge Haroche de la SFP (à cliquer pour télécharger le fichier .pdf) :
http://ddata.over-blog.com/0/56/25/34/rakotoarison/_docSergeHarocheMedailleOrCNRS20090602.pdf


Dossiers de vulgarisation scientifique du Comité Nobel (à cliquer pour télécharger le fichier .pdf) :

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2012/popular-physicsprize2012.pdf


http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2012/advanced-physicsprize2012.pdf



Communiqué du Comité Nobel du 9 octobre 2012 :
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2012/press.html
The Nobel Prize in Physics 2012
Serge Haroche, David J. WinelandThe Nobel Prize in Physics 2012Summary
 
Press Release
9 October 2012

The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the Nobel Prize in Physics for 2012 to

Serge Haroche
Collège de France and Ecole Normale Supérieure, Paris, France
and
David J. Wineland
National Institute of Standards and Technology (NIST) and University of Colorado Boulder, CO, USA

"for ground-breaking experimental methods that enable measuring and manipulation of individual quantum systems"

Particle control in a quantum world
Serge Haroche and David J. Wineland have independently invented and developed methods for measuring and manipulating individual particles while preserving their quantum-mechanical nature, in ways that were previously thought unattainable.

The Nobel Laureates have opened the door to a new era of experimentation with quantum physics by demonstrating the direct observation of individual quantum particles without destroying them. For single particles of light or matter the laws of classical physics cease to apply and quantum physics takes over. But single particles are not easily isolated from their surrounding environment and they lose their mysterious quantum properties as soon as they interact with the outside world. Thus many seemingly bizarre phenomena predicted by quantum physics could not be directly observed, and researchers could only carry out thought experiments that might in principle manifest these bizarre phenomena.

Through their ingenious laboratory methods Haroche and Wineland together with their research groups have managed to measure and control very fragile quantum states, which were previously thought inaccessible for direct observation. The new methods allow them to examine, control and count the particles.

Their methods have many things in common. David Wineland traps electrically charged atoms, or ions, controlling and measuring them with light, or photons.

Serge Haroche takes the opposite approach: he controls and measures trapped photons, or particles of light, by sending atoms through a trap.

Both Laureates work in the field of quantum optics studying the fundamental interaction between light and matter, a field which has seen considerable progress since the mid-1980s. Their ground-breaking methods have enabled this field of research to take the very first steps towards building a new type of super fast computer based on quantum physics. Perhaps the quantum computer will change our everyday lives in this century in the same radical way as the classical computer did in the last century. The research has also led to the construction of extremely precise clocks that could become the future basis for a new standard of time, with more than hundred-fold greater precision than present-day caesium clocks.

Read more about this year's prize
Information for the Public
Pdf 365 Kb
Scientific Background
Pdf 410 Kb.
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Serge Haroche, French citizen. Born 1944 in Casablanca, Morocco. Ph.D. 1971 from Université Pierre et Marie Curie, Paris, France. Professor at Collège de France and Ecole Normale Supérieure, Paris, France.
www.college-de-france.fr/site/en-serge-haroche/biography.htm

David J. Wineland, U.S. citizen. Born 1944 in Milwaukee, WI, USA. Ph.D. 1970 from Harvard University, Cambridge, MA, USA. Group Leader and NIST Fellow at National Institute of Standards and Technology (NIST) and University of Colorado Boulder, CO, USA
www.nist.gov/pml/div688/grp10/index.cfm

Prize amount: SEK 8 million, to be shared equally between the Laureates.

Contact persons: Erik Huss, Press Officer,

Phone +46 8 673 95 44, mobile +46 70 673 96 50, erik.huss@kva.se
Annika Moberg, Editor,

Phone +46 8 673 95 22, Mobile +46 70 673 96 90, annika.moberg@kva.se

Nobel Prize® är is a registered trademark of the Nobel Foundation.

The Royal Swedish Academy of Sciences, founded in 1739, is an independent organization whose overall objective is to promote the sciences and strengthen their influence in society. The Academy takes special responsibility for the natural sciences and mathematics, but endeavours to promote the exchange of ideas between various disciplines.


Communiqué de la SFP du 9 octobre 2012 :
http://www.sfpnet.fr/index.php?page=news&_id=47

Le prix Nobel de physique 2012 a été attribué à Serge Haroche (Ecole normale supérieure et collège de France) et David J. Wineland (National Institute of Standards and Technology et University of Colorado) pour leurs "travaux expérimentaux pionniers qui ont permis la mesure et la manipulation de système quantiques individuels".

Lauréat de la médaille d'or du CNRS en 2009, Serge Haroche est spécialiste de physique atomique et d'optique quantique. Il est l'un des fondateurs de l'électrodynamique quantique en cavité. Avec son collègue Jean-Michel Raimond, Serge Haroche a proposé des expériences conceptuellement simples et apporté la preuve expérimentale de fondements de la théorie quantique. Ces systèmes originaux servent également de prototypes à des systèmes de traitement quantique de l'information.

Professeur au Collège de France depuis 2001, Serge Haroche dirige le groupe d'électrodynamique des systèmes simples au sein du laboratoire Kastler Brossel (École normale supérieure/Université Pierre et Marie Curie/CNRS).

David Wineland, 68 ans également, a fondé au NIST le groupe le groupe d'ion piégé en 1975. Ses travaux pionniers conduit avec des ions piégés refroidis par laser sont aujourd'hui récompensés par le prix Nobel.

 

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26 août 2012 7 26 /08 /août /2012 20:43

Né le 5 août 1930, Neil Amstrong a connu les honneurs de la célébrité mondiale en étant le premier homme à avoir posé les pieds sur la Lune le 21 juillet 1969 au cours de la mission Apollo XI où participèrent ses collègues Michael Collins et Buzz Aldrin. Je me souviens avoir été fasciné par cet acte très particulier en direct à la télévision en pleine nuit. Il est mort le 25 août 2012 à l'hôpital à la suite d'une complication d'une opération du cœur le 7 août 2012.

SR


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24 juillet 2012 2 24 /07 /juillet /2012 13:58

Née le 26 mai 1951 à Los Angeles, Sally Kristen Ride fut avant tout une astrophysicienne, obtenant son doctorat en 1978 sur les lasers à électrons libres. En 1977, elle a répondu à une annonce de la Nasa et devint la première femme américaine dans l'Espace (la troisième au monde). Elle fit sa première mission spatiale (STS-7) le 18 juin 1983 (à l'âge de 32 ans) à bord de Challenger. Elle fut nommée à la Commission Rogers chargée d'enquêter sur l'explosion de la navette Challenger. Entre 2001 et 2012, Sally Ride, qui a fait partie de la direction de la Nasa, a fondé un organisme pour faire de la vulgarisation scientifique auprès des enfants et elle s'est éteinte le 23 juillet 2012 à San Diego des suites d'un cancer du pancréas.

Sur la navette spatiale :
http://rakotoarison.over-blog.com/article-21100066.html


SR

 

 

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24 octobre 2011 1 24 /10 /octobre /2011 20:14

Né le 4 septembre 1927 à Boston, John MacCarthy fut le principal pionnier de l'intelligence artificielle avec Marvin Minsky (né le 9 août 1927). Initiateur de la technique du temps partagé (permettant à plusieurs utilisateurs il y a cinquante ans de manipuler le même ordinateur), il fut l'inventeur en 1958 du langage Lisp. Il est mort le 24 octobre 2011.

SR

 

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23 octobre 2011 7 23 /10 /octobre /2011 20:12

Né le 14 février 1917 à New York, Hervert Aaron Hauptman fut un mathématicien étonnant puis qu'il reçut le Prix Nobel de Chimie en 1985 avec le chimiste américain Jerome Karle (né le 18 juin 1918), avec qui il a travaillé au Naval Research Laboratory de Washington, pour avoir mis au point des méthodes directes de détermination des structures cristallines. Il est mort le 23 octobre 2011.

SR

 

 

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12 octobre 2011 3 12 /10 /octobre /2011 20:07

Né le 9 septembre 1941 à New York, docteur en mathématiques appliquées de Harvard, Dennis MacAlistaire Ritchie a été l'un des pionniers de l'informatique. Il a inventé le langage C et il a codéveloppé Unix. Comme Ken Thompson (né le 4 février 1943), qui a créé le langage B, il a travaillé aux laboratoires Bell. Il est mort seul des suites d'un cancer de la prostate et fut retrouvé sans vie le 12 octobre 2011.

SR

 

 

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3 octobre 2011 1 03 /10 /octobre /2011 20:04

Né le 14 janvier 1943 à Montréal, Ralph Marvin Steinman a soutenu un doctorat à New York et est devenu l'un des grands spécialistes en immunologie. Il a découvert en 1973 le rôle des cellules dendritiques dans le système immunitaire. Il s'est éteint le 30 septembre 2011 à New York des suites d'un cancer du pancréas mais a été récompensé le 3 octobre 2011 par le Prix Nobel de Médecine (partagé entre autres avec un Français) qui n'est jamais attribué à titre posthume. Cependant, comme la nouvelle de son décès n'était pas parvenue au comité Nobel, il a été considéré que ce Nobel restait valable, ce qui en fait le premier (et seul) Prix Nobel attribué à titre posthume.

SR

 

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26 septembre 2011 1 26 /09 /septembre /2011 21:56

Trois ans d'expérience, six mois de vérification et aucune explication théorique sur les quinze millle neutrinos détectés après 730 km de course avec 60,7 nanosecondes d'avance par rapport au seuil théoriquement infranchissable de la vitesse de la lumière dans le vide.

 

New results from OPERA on neutrino properties
by Dario Autiero (Institut de Physique Nucleaire de Lyon)
Friday, September 23, 2011 from 16:00 to 18:00 (Europe/Zurich)
at CERN ( Main Auditorium )

Cliquer sur le lien pour télécharger le fichier .pdf
http://indico.cern.ch/materialDisplay.py?materialId=slides&confId=155620

 
Pour visionner la conférence de deux heures :

http://cdsweb.cern.ch/record/1384486



SR

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23 septembre 2011 5 23 /09 /septembre /2011 00:42

Depuis le 22 septembre 2011, la science mondiale est en ébullition en raison d'un article scientifique expliquant après six mois de vérifications que des neutrinos allaient plus vite que la vitesse de la lumière.

Voici l'article original soumis le 22 septembre 2011, pas encore publié (à cliquer pour télécharger le fichier .pdf) :
http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1109/1109.4897.pdf


Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in te CNGS beam

Et voici le schéma du dispositif expérimental (à cliquer pour télécharger l'image) :
http://www.lefigaro.fr/assets/infographie/relativite.jpg

Il faut être très prudent pour toutes les interprétations exprimés dans les médias. Souvent, les journalistes veulent aller plus vite que la musique, mais la science a besoin de raison, de temps et de confirmation. C'est un peu trop facile de dire qu'Einstein est dépassé dans la situation actuelle. Bien d'autres hypothèses sont encore à étudier avant de se mettre à bouleverser les équations de la Relativité, même si la science doit avancer et évoluera forcément.

Bref, il est difficile de dire si cette expérience correspond à la catastrophe ultraviolette de Planck qui a introduit la physique quantique ou si c'est une curiosité qui a oublié quelques causalités.

Sylvain Rakotoarison (23 septembre 2011)

 

 

 

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