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Physique: récompense pour l'observation des ondes gravitationnelles

Zürich, 03.10.2017

 

Trois Américains ont reçu mardi le Nobel de physique pour avoir validé une incroyable prédiction d'Albert Einstein: l'existence d'ondes gravitationnelles créées par les trous noirs. Cette révolution scientifique a propulsé notre connaissance de l'univers jusqu'au coeur du Big Bang.

Un siècle après la publication par Albert Einstein de la théorie de la relativité générale qui en énonçait les principes premiers, les découvertes de Rainer Weiss, 85 ans, Barry Barish, 81 ans, et Kip Thorne, 77 ans, ont une nouvelle fois "bouleversé le monde", selon Göran Hansson, secrétaire général de l'Académie royale des sciences qui décerne le prix.

"Comme Galilée regardant dans sa lunette, c'est une nouvelle percée en astronomie, une nouvelle façon de voir l'univers", confiait Barry Barish au journal Le Monde en août dernier.

Rattachés au prestigieux Caltech (California Institute of Technology) qui a raflé 18 Nobel depuis la première édition du prix en 1901, MM. Thorne et Weiss ont créé l'observatoire LIGO grâce auquel la première détection directe des ondes gravitationnelles a pu être réalisée en septembre 2015.

"Quel bonheur!"

"Cela faisait 40 ans qu'on essayait de les détecter (...). Quel bonheur que nous y soyons finalement parvenus. C'est une expérience merveilleuse", s'est félicité Rainer Weiss, joint au téléphone par l'Académie des sciences.

L'observatoire américain LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) est doté de deux détecteurs, en Louisiane et dans l'Etat de Washington. Ils utilisent comme source lumineuse un laser infrarouge.

Le directeur exécutif du laboratoire, David Reitze, s'est dit "ravi que le comité Nobel ait reconnu les découvertes du LIGO et leur profond impact sur la façon dont nous percevons le cosmos".

En 1916, Albert Einstein avait prédit l'existence des ondes gravitationnelles. Elles sont générées par une déformation de l'espace-temps lorsque des masses comme le soleil, une étoile ou des trous noirs voient leur énergie ou leur trajectoire modifiées.

Ondes infimes

Les ondes gravitationnelles que l'on recherche sont celles qui sont produites par des phénomènes violents comme la fusion de deux trous noirs ou encore l'explosion d'étoiles massives. Semblables à la déformation d'un filet dans lequel on pose un poids, ces phénomènes ont permis les observations du LIGO en septembre 2015, juin 2016 et janvier 2017.

La comparaison des temps d'arrivée des ondes dans les deux détecteurs, distants de 3000 kilomètres, et l'étude des caractéristiques des signaux mesurés ont confirmé la détection. Et en août 2017, le détecteur européen Virgo, situé près de Pise en Italie, a, à son tour, observé ce type d'ondes.

Selon la théorie de la relativité, un couple de trous noirs en orbite l'un autour de l'autre perd de l'énergie, produisant des ondes gravitationnelles. Mais Einstein lui-même doutait qu'on détecterait un jour ces ondes, tant elles sont infimes. Puis, dans les années 1950, un physicien américain Joseph Weber s'est mis en tête de les débusquer en construisant les premiers détecteurs.

Première récompense en 1993

Une preuve indirecte de leur existence avait été établie par la découverte en 1974 d'un pulsar - une étoile à neutrons qui émet un rayonnement électromagnétique intense dans une direction donnée, comme un phare - et d'une étoile à neutron tournant l'un autour de l'autre à très grande vitesse. Cette découverte avait valu aux Américains Russel Hulse et Joseph Taylor le prix Nobel de physique en 1993.

Le prix de physique est traditionnellement le second des Nobel annoncés chaque année. Le prix Nobel de médecine a été attribué lundi à trois généticiens américains. Leur étude de l'horloge biologique éclaire l'adaptation du corps au cycle du jour et de la nuit, les troubles du sommeil et leurs effets sur la santé.

Suivront la chimie mercredi, la littérature jeudi, la paix vendredi et le prix d'économie le 9 octobre. Cette année, chaque prix est doté de neuf millions de couronnes suédoises (plus d'un million de francs). Rainer Weiss en obtient la moitié, et Barry Barish et Kip Thorne se partagent l'autre moitié.