Echo du ciel

Depuis l'aube des temps, les hommes ont cherché

titre echo ciel

à comprendre l'Universet à en découvrir son organisation.


Soumis à la succession des jours et des nuits, à celle des saisons, ils ont voulu maîtriser le temps et son écoulement. La première des horloges est le ciel vers lequel ils ont tourné leur regard pour organiser leur vie.

   
chambre brouillard

Chambre à brouillard - premier type de détecteur de particules

La rotation de la terre a pendant longtemps été la seule référence du fractionnement du temps et ceci bien avant l'invention des premiers mécanismes horlogers permettant la division du jour en périodes égales. Jusqu'à il y a peu, c'était encore la rotation de la terre qui donnait la meilleure précision de l'heure puisque la seconde était définie comme la 86'400e partie du jour solaire moyen. Redéfinie en 1967 à la Conférence générale des poids et mesures comme "la durée de 9'192'631'770 périodes de la radiation électromagnétique correspondant à la transition entre deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133", elle s'éloignait définitivement de la cosmologie.
L'exposition consacrée au CERN, Organisation européenne pour la recherche nucléaire, est introduite par une évocation de l'histoire de la cosmologie s'appuyant sur les modèles de l'Univers depuis l'Antiquité grecque jusqu' à la détection du rayonnement fossile du Big Bang. Une représentation libre de 8 modèles, une mise en scène des orbites des planètes du système solaire conduisent à la découverte de quelques portraits d'astrophysiciens et de physiciens dont les apports ont permis l'établissement d'un modèle d'Univers sans cesse remodelé par de nouvelles découvertes.

En 2001, le CERN offrait au Musée international d'horlogerie un segment de la TPC (chambre à traces à projection temporelle) du détecteur ALEPH lors du démantèlement du LEP, grand collisionneur électron/positon et plus grand accélérateur de particules du monde. Ce segment est exposé dans le beffroi, accompagné de documents évoquant les 50 premières années du CERN et de ses recherches sur la physique des particules.

Une chambre à brouillard, détecteur physique de particules, complète cette exposition.

L’écho du Big Bang 

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 wilson robert woodrow f3

Arno Penzias et Robert Wilson (Prix Nobel de Physique, 1978) devant l’antenne « Holmdel Horn Antenna » [Photo Robert Isear, AIP Emilio Segrè Visual Archives]

Au début des années 1960, les deux physiciens construisent à Holmdel dans le New Jersey (USA) pour les Bell Telephones Laboratories une vaste antenne métallique en forme de corne, destinée à capter les signaux entre la terre et les premiers satellites de communications (Telstar, 1962).

Le décodage des « bruits » des multiples ondes reçues achevé, une émission persistante d’ondes avec la même intensité de rayonnement et de provenance inconnue mais constante, quelle que soit l’orientation de l’antenne ou la position de la Voie lactée, demeure.

Une fois l’antenne vérifiée et tout défaut de construction écarté, l’idée d’une trace de radiation provenant de l’espace profond est privilégiée.

La survivance d’un rayonnement fossile dû à l’explosion du Big Bang est envisagée dès les années 1930. En 1948, suite aux découvertes des deux décennies précédentes, le physicien d’origine russe George Gamow prévoit la présence d’une température résiduelle issue du début de l’Univers.

Au printemps 1965, il s’avère donc qu’Arno Penzias et Robert Wilson ont isolé un bruit de fond dû à la trace de la lumière libérée de la matière juste après le Big Bang.

Cette radiation a une longueur d’onde qui la fait passer dans les ondes radio, ce qui permet d’entendre ce rayonnement fossile.

En fait cette longueur d’onde à une température de 3 K (le kelvin est l’unité légale de température absolue : 0 °C=273,15 K), ce qui a permis à des satellites comme COBE (1989) ou WMAP (2003) de la NASA de restituer une image à partir du rayonnement résiduel de cette lumière fossile.