Anil Ananthaswamy : Ce qu'il faut pour faire de l'astrophysique de l'extrême

J'aimerais parler aujourd'hui de ce que je considère comme une des plus grandes aventures pour laquelle l'humanité a embarqué: la quête vers la connaissance de l'univers et notre place en son sein. Mon intérêt personnel et ma passion pour le sujet ont commencé de manière assez inattendue. J'avais acheté un exemplaire de ce livre, "L'Univers et le Dr. Eistein" - un vieux livre de poche acheté dans une librairie d'occasion à Seattle. Quelques années plus tard, à Bangalore, alors que j'avais du mal à trouver le sommeil, j'ai pris le livre pensant qu'il m'aiderait à m'endormir en 10 minutes. Ce qui s'est vraiment passé, c'est que je l'ai lu d'une traite, de minuit a 5h du matin. Et je me suis retrouvé avec cet intense sentiment d'admiration et d'exaltation pour l'univers et notre capacité à le comprendre autant que nous l'avons fait. Et cette sensation ne m'a toujours pas quitté.

Cette sensation a été le déclencheur qui m'a fait changer de carrière : d'ingénieur informatique a celui d'auteur d'ouvrage scientifique, me permettant de prendre part aux joies de la science et aussi à la joie de les partager avec les autres. Et ce sentiment m'a aussi mené à une sorte de pèlerinage, pour aller, littéralement, aux confins du globe voir les télescopes, les détecteurs, les instruments que les gens construisent ou ont construit, afin de sonder le cosmos avec de plus en plus de précision. Cela m'a mené du Chili (le Desert d'Atacama au Chili) à la Sibérie, à des mines souterraines, dans les Alpes Japonaises, en Amérique du Nord, jusqu'en Antarctique, et même au Pôle Sud.

Et aujourd'hui j'aimerais partager avec vous certaines images, certaines histoires de ces voyages. J'ai, en gros, passé ces dernières années à documenter les efforts d'hommes et de femmes d'une intrépidité sans borne qui mettent parfois littéralement, leur vies en jeu travaillant dans des endroits très reculés et hostiles afin de pouvoir peut-être rassembler d'infimes signaux provenant du cosmos de manière à ce que nous puissions comprendre l'univers.

Je vais commencer avec un camembert et je promets que ca sera le seul graphique de ce type dans tout mon exposé. Mais il expose l'état de nos connaissances sur le cosmos. Toutes les théories physiques que nous avons aujourd'hui expliquent correctement ce que l'on appelle la "matière normale", le truc dont nous sommes fait, et ça représente 4% de l'univers. Les astronomes, les cosmologistes et les physiciens pensent qu'il y a quelque chose dans l'univers que l'on appelle la "matière noire", qui constitue 23% de cet univers, et quelque chose appelé "énergie noire" qui imprègne la structure de l'espace-temps et compte pour les 73% restants. Donc si vous regardez ce camembert, 96% de l'univers a notre niveau d'exploration actuel est inconnu ou mal compris. Et la plupart des expériences, des télescopes que je suis allé voir s'attaquent a cette question, ces deux mystères jumeaux, de la "matière noire" et de "l'énergie noire".

Je vais d'abord vous emmener dans une mine souterraine, dans le nord du Minnesota ou les gens recherchent ce que l'on appelle la "matière noire". Et l'idée ici, est de chercher un signe d'une particule de "matière noire" que revelerait un de leur detecteurs. Et la raison pour laquelle tout cela se fait de maniere souterraine est que, si vous faisiez cette expérience à la surface de la Terre, vos résultats seraient pleins de signaux parasites qui seraient du, par exemple, aux rayons cosmiques, à la radioactivité ambiante, ou même nos propres corps. C'est dur à croire, mais même nos propres corps sont suffisamment radioactifs pour perturber cette expérience. Ils vont donc loin a l'interieur de mines pour se retrouver dans une sorte de silence ambiant qui leur permettra d'entendre le bruit d'une particule de matière noire decelee par leur détecteur.

J'ai assisté à l'une de ces expériences et c'est ce que vous pouvez voir, ou plutôt apercevoir, car on est plongé dans le noir complet, là-bas. Ceci est une caverne abandonnée par les mineurs en 1960. Et les physiciens sont arrivés et ont commencé a l'utiliser dans les années 80. Et les mineurs au début du siècle précédent, travaillaient véritablement à la lumière d'une bougie. Et aujourd'hui, vous verriez ceci a l'intérieur de la mine, 800 mètres sous terre. Vous avez là un des plus grands laboratoires souterrains du monde. Et, entre autres choses, on y recherche de la matière noire.

On peut aussi se lancer dans la quête de la matière noire de manière indirecte. Si la matière noire existe dans notre univers, dans notre galaxie, alors ces particules devraient se percuter produisant ainsi d'autres particules que nous connaissons, l'une d'entre elles étant les neutrinos. Et les neutrinos sont détectables par la signature qu'ils laissent quand ils rencontrent des molécules d'eau. Quand un neutrino heurte une molécule d'eau il émet une sorte de lumière bleue, un flash de lumière bleue, et en cherchant cette lumière bleue, vous pouvez au final comprendre quelque chose a propos du neutrino et ainsi, indirectement, quelque chose a propos de la matière noire qui a pu créer ce neutrino. Mais vous avez besoin quantités d'eau très, très importantes pour pouvoir faire cela. Vous avez besoin de dizaines de mégatonnes d'eau presque une gigatonne d'eau afin d'avoir la moindre chance d'attraper ce neutrino. Et où dans le monde pourriez-vous trouver autant d'eau? Eh bien, les Russes ont une citerne dans leur arrière-cour.

Ceci est le Lac Baikal. C'est le plus grand lac du monde, il fait 800km de long. Et 40 à 50 km de large sur la majorité de sa surface, et il est profond d'1 à 2 km. Et ce que font les Russes c'est construire ces détecteurs et les immerger environ un kilomètre sous la surface du lac pour pouvoir ensuite repérer ces flashs de lumière bleue. Et c'est par cette scene que j'ai ete accueilli quand j'y ai atterri là-bas. Ceci est le Lac Baikal au plus fort de l'hiver Sibérien. Le lac est entièrement gelé. Et la ligne de points noirs que vous voyez en arrière-plan, c'est le camp d'où travaillent les physiciens. La raison pour laquelle ils doivent travailler l'hiver c'est qu'ils n'ont pas l'argent pour travailler durant l'été ou le printemps, car, s'ils le faisaient, ils auraient besoin de bateaux et de submersibles pour faire leur travail. Alors ils attendent l'hiver, le lac est complètement gelé, et ils utilisent cette glace épaisse d'un mètre comme plateforme sur laquelle poser leur camp et travailler.

Donc voici les Russes en train de travailler sur la glace au plus fort de l'hiver Sibérien. Ils doivent percer des trous dans la glace, plonger dans cette eau très, très, très froide pour récupérer le détecteur, le remonter a la surface, le réparer et l'entretenir comme il se doit, le remettre a sa place, et lever le camp avant que la glace ne fonde. Car cette phase où la glace est solide ne dure que deux mois et elle est pleine de fissures. Et souvenez-vous qu'il y a un lac entier, pareil à une mer, qui bouge, en dessous. Je ne comprends toujours pas cet homme Russe qui travaille torse nu, mais ca vous donne une idée des efforts qu'ils faisait. Et ces gens, qui se comptent sur les doigts d'une main, travaillent depuis 20 ans, à la recherche de particules dont l'existence est incertaine, Et ils y ont consacré leurs vies. Et juste pour vous donner une idée, ils ont dépensé 20 millions pendant ces 20 années. Ce sont des conditions très difficiles. Ils travaillent avec un budget minime. Les toilettes sont simplement des trous dans le sol a l'intérieur d'une cabane en bois. Et bien que ce soit aussi rudimentaire, ils y retournent tous les ans.

Quittons la Sibérie pour le Désert d'Atacama au Chili, pour voir ce que l'on appelle le Très Grand Télescope. Le Très Grand Télescope c'est une de ces choses typiques des astronomes ils nomment leur télescopes de façon fort peu créative. Je peux vous dire avec certitude que le prochain télescope qu'ils ont prévu doit s'appeler le Super Grand Télescope. (Rires) Et vous ne me croirez pas, mais celui d'après s'appellera le Télescope Incroyablement Grand. Néanmoins, c'est une merveille d'ingénierie. Vous voyez ici quatre télescopes de 8,2 mètres. Et ces télescopes, entre autres choses, sont utilisés pour étudier comment l'expansion de l'univers change avec le temps. Et plus on comprend ce phénomène plus on comprend ce qu'est vraiment cette matière noire dont l'univers est fait.

Et, avant de changer de télescope, je voudrais vous montrer une autre merveille de précision technique: le miroir Chaque miroir, et il y en a quatre, est fabriqué à partir d'un seul morceau de verre, un monolithe de céramique high-tech qui a été écrasée et polie avec une telle précision que la seule façon de le représenter est d'imaginer une ville comme Paris avec tout ses immeubles et la Tour Eiffel. Si vous écrasiez Paris avec une précision proportionnelle à celle du miroir, il ne resterait que des petites bosses d'un millimètre de haut. Et c'est ce genre de polissage qu'ont subit ces miroirs. Un extraordinaire ensemble de télescopes. En voici une autre vue. La raison pour laquelle vous devez construire ces télescopes dans des endroits comme le Désert d'Atacama c'est d'abord la haute altitude du désert. L'air sec convient très bien aux télescopes, et, par ailleurs, le niveau des nuages est en dessous du sommet ce qui permet aux télescopes d'avoir environ 300 jours de ciel dégagé par an.

Pour finir, je veux vous emmener en Antarctique. Je vais me concentrer sur cette partie du monde. C'est la dernière frontière de la cosmologie. Quelques unes des expériences les plus incroyables, quelques unes des expériences les plus extrêmes, se passent en Antarctique. J'y étais pour voir ce qu'on appelle un vol de ballon longue-durée, qui permet, en gros, de transporter les télescopes et autres instruments jusqu'aux couches supérieures de l'atmosphère, jusqu'à la stratosphère supérieure, à 40km d'altitude. Et c'est là qu'ont lieu les expériences, avant que le ballon et son chargement soient redescendus. Nous voici en train d'atterrir sur la plateforme glaciere de Ross en Antarctique. Ca c'est un avion-cargo Américain C-17 qui nous a transporté depuis la Nouvelle-Zélande jusqu'a McMurdo, en Antarctique. Et nous voici sur le point de monter a bord de notre bus. Et je ne sais pas si vous pouvez lire les inscriptions, mais il y a écrit "Ivan le Terribus". Et c'est ce qui nous emmène à McMurdo.

Et voilà ce qui vous accueille quand vous arrivez à McMurdo. Et vous pouvez à peine distinguer cette cabane, ici. Cet abri a été construit par Robert Falcon Scott et ses hommes quand ils sont arrivés en Antarctique pour la première fois durant leur première expédition pour le Pôle Sud. Grâce au froid le contenu de la cabane est inchangé depuis leur départ, avec les restes du dernier repas qu'ils y ont cuisiné. C'est un endroit extraordinaire. Voila McMurdo même. Environ un millier de personnes y travaillent durant l'été, et autour de 200 en hiver, quand il fait complètement nuit pendant six mois.

J'y étais pour voir le lancement de ce type d'instrument particulier. La, c'est une expérience sur les rayons cosmiques qui va se passer dans la stratosphère supérieur à une altitude de 40 km. Ce que je voudrais que vous imaginiez, c'est ce que ceci pèse deux tonnes. Donc vous utilisez un ballon pour transporter quelque chose qui pèse deux tonnes jusqu'à une altitude de 40 km. Et les ingénieurs, les techniciens, les physiciens doivent tous se rassembler sur la plateforme glaciere de Ross, car l'Antarctique (je ne vais pas m'attarder sur les détails) est un des meilleurs endroits pour lancer ce genre de ballon, excepté en ce qui concerne la météo. La météo comme vous pouvez l'imaginer... Là, c'est l'été et on marche sur 60m de glace. Et il y a un volcan derrière, qui est recouvert de glaciers jusqu'à son sommet. Et ce qu'ils doivent faire c'est assembler le ballon entier le tissu, le parachute et tout et tout... sur la glace et ensuite le remplir d'hélium. Et cette opération prend environ deux heures.

Et la météo peut changer pendant l'assemblage de l'ensemble. Ici par exemple, ils déposent la toile du ballon, qui sera plus tard remplie d'hélium. Ces deux camions que vous voyez tout au bout transportent chacun 12 citernes d'hélium sous pression. Maintenant, si le temps venait à changer avant le lancement ils seraient obligés de tout remettre dans les boites et le rapporter à la Station McMurdo. Et ce ballon-ci, parce qu'il doit transporter deux tonnes de matériel, est un ballon vraiment gigantesque. Le tissu lui-même pèse déjà deux tonnes. Afin d'en minimiser le poids, il est très fin, aussi fin qu'un emballage de sandwich. Et s'ils doivent tout remballer, ils doivent le remettre dans les boites et l'enfoncer en marchant dessus pour qu'il rentre dans sa boîte; sauf que la premiere fois, avait ete faite au Texas. Ici, ils ne peuvent le faire avec les chaussures qu'ils portent, donc ils sont obligés de les enlever, et se mettre pieds nus dans les boites, par ce froid, pour faire ce genre de travail. Voila le genre de dévouement de ces personnes.

Voici le ballon en train d'etre rempli d'helium, et vous pouvez voir que c'est vraiment magnifique. Voici une photo qui vous montre le ballon et son chargement bout à bout. Donc le ballon est rempli d'hélium depuis la gauche, et le tissu court jusqu'au milieu ou se trouve un élément rassemblant de l'électronique et des explosifs connectés à un parachute, lui-même rattache au chargement. Et souvenez vous bien que toute cette connectique est faite par des gens dans un froid extrême, dans tes températures en dessous de zéro ºF. Ils portent environ 15 kg de vêtements et équipement, mais ils doivent retirer leurs gants pour faire ca. Et maintenant je voudrais vous faire voir un lancement.

(Vidéo) Radio : C'est bon, lâchez le ballon, lâchez le ballon, lâchez le ballon.

Anil Ananthaswamy: Et je voudrais finir avec deux images. Ceci est un observatoire dans les Himalayas, à Ladakh, en Inde. Et ce que j'aimerais que vous regardiez ici c'est le télescope sur la droite. Et tout à gauche il y a un monastère Bouddhiste vieux de 400 ans. Voici un gros plan du monastère bouddhiste. Et j'ai été frappé par la juxtaposition de ces deux grandes disciplines que connait l'humanité. L'une est l'exploration du cosmos, de l'extérieur, et l'autre est l'exploration de son for interieur. Et les deux nécessitent un certain silence.

Et ce qui m'a marqué, c'est qu'à chaque endroit ou je me déplace pour voir ces télescopes, les astronomes et cosmologistes sont à la recherche d'un certain silence, que ce soit par l'absence de pollution radio ou de pollution de lumiere, ou peu importe. Et il était tout a fait évident que, si nous détruisons ces lieux silencieux sur Terre, nous serons coincés sur une planète, privés de fenêtre sur l'extérieur, car nous ne pourrons plus comprendre les signaux provenant de l'espace.

Merci.

(Applaudissements)