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Murray Gell-Mann

En 2003. JANE BERNARD / AP

David Larousserie

Prix Nobel de physique américain

Le père de l’une des plus belles manifestations de la puissance d’une théorie en physique est mort le 24 mai, à Santa Fe (Nouveau-Mexique), à 89 ans. Murray Gell-Mann, né le 15 septembre 1929 à New York de parents immigrés d’Europe de l’Est et appauvris par la crise, est un scientifique précoce, entré à l’université Yale à 15 ans, docteur en physique du MIT à 22 ans et prix Nobel de physique à 40.

L’œuvre de ce professeur émérite de l’université Caltech, à Pasadena (Californie), a mis de l’ordre dans les constituants élémentaires de la matière. Dans les années 1950, les accélérateurs de particules produisent des poignées de nouveaux venus difficiles à classer avec les théories de l’époque. Le paysage s’apparente plus à une jungle qu’à un tableau, comme celui dont les chimistes se servent pour s’y retrouver dans les atomes, le tableau périodique de Mendeleïev.

Inventeur des quarks

Murray Gell-Mann éclaircit cette situation en 1961 avec une théorie audacieuse, dans laquelle toutes ces nouvelles particules ne sont pas élémentaires, comme les électrons, mais sont en réalité constituées de particules encore plus petites, les quarks. C’est lui qui invente ce mot, trouvé dans un poème de James Joyce et dont la sonorité l’avait séduit. Même les protons et les neutrons des noyaux ne sont pas indivisibles mais faits de quarks. Ces derniers sont six, aux noms poétiques de « charme », « beauté », « étrangeté »…

La force de cette théorie est aussi de prédire l’existence d’une nouvelle particule, faite de trois quarks, et qui sera effectivement découverte en 1964, asseyant définitivement la célébrité du physicien. La preuve directe de l’existence des quarks viendra quatre ans plus tard. Puis le chercheur développe la théorie qui décrit les interactions entre quarks pour former la matière, qu’il baptise chromodynamique quantique. Ces quarks sont collés fortement ensemble par des gluons de la force nucléaire forte, quatrième force de la nature après la gravitation, l’électromagnétisme et la force faible (qui explique la radioactivité).

  • chromodynamique quantique: 量子色动力学
  • la force nucléaire forte: 核强作用力
  • la gravitation: 引力
  • l’électromagnétisme: 电磁力
  • la force faible: 弱作用力

Ces résultats font triompher la vision de Gell-Mann, pour qui une bonne théorie est aussi une belle théorie ; l’esthétique peut permettre de faire un tri entre les idées. La beauté de son modèle est de reposer sur le concept de symétrie, c’est-à-dire la propriété qu’un objet ne change pas lorsque certaines transformations lui sont appliquées. Un cercle reste toujours un cercle, quel que soit l’angle dans lequel on le tourne. L’ensemble des quarks obéit à ce principe mathématique qui impose alors l’existence de nouvelles particules.

« Il a dominé le domaine de la physique des particules pendant plus de quinze ans, inspirant à la fois les expérimentateurs et les théoriciens », résume Jean Iliopoulos du laboratoire de physique théorique de l’Ecole normale supérieure de Paris.

Après le Nobel, cet amateur de vins, très cultivé, parlant plusieurs langues, amoureux des oiseaux et engagé dans la protection de la nature, redouble d’ambitions scientifiques, cherchant à mettre de l’ordre dans la nature tout entière. Il cofonde, en 1984 au Nouveau-Mexique, l’Institut de Santa Fe consacré à l’étude de la complexité du monde, non seulement physique, mais aussi biologique, économique, social… Y seront développés des travaux variés sur le chaos, l’éconophysique, les algorithmes génétiques…

En 1994, Murray Gell-Mann résume sa philosophie dans un livre grand public, Le Quark et le Jaguar (Albin Michel, 1995). Le titre exprime le passage mystérieux du simple au complexe. Les jaguars, qu’il a entraperçus dans une forêt d’Amérique du Sud, sont aussi faits d’électrons et de quarks. Il croit au principe de l’émergence, selon lequel un système peut avoir des propriétés que n’ont pas ses composants. « La vie peut apparaître avec des lois de la physique, de la chimie et quelques accidents, comme il le disait dans une conférence TED en 2007. On n’a pas besoin de plus pour expliquer quelque chose de plus. »

Le 14 mai, avec le physicien James Hartle, il mettait en ligne ses dernières réflexions sur l’un des mystères de notre monde complexe, la mécanique quantique.

  • la mécanique quantique: 量子力学
20190601-p29-gellman.txt · 最后更改: 2019/06/01 21:03 由 193.51.104.24