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Accueil du site > Communication et documentation > Espace Grand Public > Colloque Grand Public « Victor Hess : Rayons cosmiques, 100 ans d’une réalité insoupçonnée » > Programme & infos

Programme & infos

(avec résumés des interventions & slides)

par Vera De-Sa-Varanda - 2 juillet 2012

Pour y aller

Collège de France
11 place Marcelin Berthelot - Salle Marguerite de Navarre
métro ligne 10 (Maubert-Mutualité ou Cluny-La Sorbonne)
Bus 21, 27, 38, 63, 84, 85, 86, 87, 89

Programme

Huit conférences pour dresser un bilan de 100 ans d’observations et de découvertes des rayons cosmiques

9h00 « Ouverture »
Catherine Bréchignac [1] : Secrétaire perpétuel de l’Académie des Sciences

9h15 « De l’ionisation spontanée à la physique subatomique : Quelques images de l’histoire des rayons cosmiques »
Jim Cronin [2] : Prix Nobel de physique 1980 - Enrico Fermi Institute - Université de Chicago

10h00 « Des électromètres aux émulsions nucléaires, au cœur du premier âge d’or de la recherche sur les rayons cosmiques »
Sofia Talas [3] : Musée d’Histoire de la Physique, Université de Padoue

10:45 « Rayons cosmiques et physique des particules : les vertus de la complémentarité »
Étienne Klein [4] : CEA, Laboratoire de Recherche des Sciences de la Matière (LARSIM)

11:30 « Le Vide et le Néant »
Alvaro de Rújula [5] : CERN, division-TH

12h30-14h30 — Intermezzo —

14h30« Cosmologie et structure intime de la matière : pouvons-nous les concilier ? »
Gabriele Veneziano [6] : Collège de France, Chaire de physique des particules, gravitation et cosmologies

15h15 « Les nouveaux instruments pour sonder la matière et l’univers »
Stavros Katsanevas [7] : Université Denis Diderot, Laboratoire Astroparticule et Cosmologie (APC)

16h00 « Les radiations : la physique qui aide à guérir »
Ugo Amaldi [8] : Université de Milan Bicocca, fondation TERA

16h45 « Le temps cosmique et l’expérience humaine du temps »
Mauro Dorato [9] : Université de Rome 3, département de philosophie

17h45 — Fin —


[1] Catherine Bréchignac est physicienne spécialiste de la physique atomique et des agrégats. Ancienne présidente du CNRS de 2006 à 2010 et du Haut Conseil des biotechnologies d’avril 2009 à décembre 2010, elle est Secrétaire perpétuel de l’Académie des sciences depuis le 22 juin 2010 et a pris ses fonctions en janvier 2011.

[2] Jim Cronin : « De l’ionisation spontanée à la physique subatomique : Quelques images de l’histoire des rayons cosmiques »

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Slides Cronin

En 1879 Crookes découvrit ce qui semblait être une ionisation spontanée de l’air. Avec la découverte, en 1896 de la radioactivité par Henri Becquerel, le mystère semblait, au moins qualitativement, résolu. Cependant, quelques physiciens cherchèrent un accord quantitatif entre la radioactivité naturelle de la terre et cette ionisation spontanée. La persévérance de ces chercheurs conduisit à la découverte d’une autre source de radiation provenant cette fois des cieux. La nature de cette « radiation cosmique » mets en œuvre des phénomènes qui étaient alors totalement inconnus. Comprendre la nature des ces rayons pris à peu près 40 ans, entre 1912 et 1953. Cette histoire implique des scientifiques extraordinaires et l’invention de remarquables nouvelles techniques de mesure. L’histoire prend fin avec une mémorable conférence, organisé en 1953 par Patrick Blackett et Louis Leprince-Ringuet dans la ville de Bagnères de Bigorre dans les Pyrénées.

James Cronin (né en 1931), est un physicien américain, professeur aux universités de Princeton et Chicago. Il a mis en évidence la violation de la symétrie CP dans les interactions faibles par une série d’expériences aux Laboratoires Brookhaven avec Val Fitch. Il a reçu le Prix Nobel de physique en 1980.

[3] Sofia Talas : « Des électromètres aux émulsions nucléaires, au cœur du premier âge d’or de la recherche sur les rayons cosmiques »

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Slides Talas

Au cours des vols en ballon effectués en 1911 et 1912, Victor Franz Hess utilisa ce que l’on nommait à l’époque des Strahlungsapparate, spécifiquement mis au point par Thedodor Wulf pour la mesure de l’ionisation de l’air à différentes altitudes. Particulièrement sensibles et précis pour l’époque, ces appareils fournirent des données éclatantes : Hess montra l’existence d’une radiation provenant de l’extérieur de l’atmosphère, à laquelle on attribua en 1925 le nom de rayonnement cosmique. Plusieurs instruments jouèrent dès lors un rôle crucial. Les compteurs dits de Geiger-Müller, par exemple, utilisés seuls ou insérés dans le circuit de Bruno Rossi - qui permettait l’enregistrement automatique des particules passant en coïncidence à travers plusieurs compteurs -, permirent de mettre en évidence diverses propriétés fort singulières de la nouvelle radiation. L’emploi des chambres à brouillard de Wilson et l’introduction de la méthode des émulsions nucléaires constituent également des jalons le long de l’histoire des rayons cosmiques : l’on pouvait désormais visualiser les trajectoires des particules, d’où la découverte de particules inconnues jusqu’alors, dont on commença à étudier les caractéristiques. Issus pour la plupart d’autres secteurs de la physique, les instruments qui furent perfectionnés et adaptés pour l’étude du rayonnement cosmique illustrent non seulement les succès des recherches en ce domaine, mais également les innombrables défis, liés à la pratique expérimentale, que les scientifiques relevèrent au fil des années, faisant de la période qui va de la découverte de Hess jusqu’à la moitié des années 1950 le « premier âge d’or » de la physique des rayons cosmiques.

Diplômée en Physique par l’Université de Genève en 1987, Sofia Talas est conservatrice du musée d’histoire de la physique de l’Université de Padoue. Elle est également membre de divers projets de recherche sur l’histoire de la physique est de l’instrumentation scientifique.

[4] Etienne Klein : « Rayons cosmiques et physique des particules : les vertus de la complémentarité »

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Slides Klein

Quel bilan tirer de la façon dont le XXe siècle s’est investi dans la compréhension de la matière et de l’univers ? Qu’il y a essentiellement deux façons de découvrir de nouvelles particules : soit en détectant, pour la première fois, celles qui sont « déjà là », présentes au sein du rayonnement cosmique ; soit en détectant celles qui se matérialisent à l’issue de collisions de haute énergie produites grâce à des accélérateurs de particules toujours plus puissants. Nous illustrerons l’étrange dialectique qui relie ainsi l’étude des rayons cosmiques à la physique des particules par l’évocation de plusieurs épisodes cruciaux, notamment celui de la découverte du positron (l’antiparticule de l’électron) en 1932.

Né en 1958, Étienne Klein a participé à divers grands projets, en particulier à l’étude d’un accélérateur à cavités supraconductrices, à la conception du futur grand collisionneur européen du CERN, le LHC, et à la mise au point d’un procédé de séparation isotopique par laser. Il dirige actuellement le Laboratoire de Recherche sur les Sciences de la Matière du CEA (LARSIM). Il est professeur de physique et de philosophie des sciences à l’École Centrale de Paris, membre du conseil d’Analyse de la Société présidé par Luc Ferry, du Conseil Scientifique de la Cité des Sciences et de celui de l’Office Parlementaire pour l’Évaluation des Choix Scientifiques et Techniques.

[5] Alvaro De Rújula : « Le Vide et le Néant »

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Slides De Rujula

Le LHC —le « Grand Collisionneur » du CERN à Genève— étudie les constituants de L’Univers à des plus hautes énergies qu’auparavant. L’Univers en son enfance était une « soupe » de particules, de plus en de plus énergétiques à mesure qu’on remonte vers sa naissance, le « Big Bang ». C’est ainsi que le LHC nous permettra de mieux comprendre la première jeunesse de l’Univers. L’étude du macro- et du micro-cosmos sont une science unifiée dans laquelle, de façon surprenante, ce que nous comprenons le moins bien est le vide, qui ne semble pas l’être : il existe une différence fondamentale entre le vide et le néant. Le LHC pourrait nous permettre de voir les vibrations de la « substance » du vide, qu’on appelle les particules ’de Higgs’, ainsi que d’essayer de « fabriquer » les constituants de la matière sombre de l’univers, peut-être même de découvrir, si elles existent, des dimensions supplémentaire de l’espace.

Né en 1944, Álvaro de Rújula est professeur et chercheur au CERN, où il dirige la Division théorique. Ses travaux portent notamment sur les accélérateurs de particules et sur les rapports entre l’infiniment petit et l’infiniment grand.

[6] Gabriele Veneziano : « Cosmologie et structure intime de la matière : pouvons-nous les concilier ? »

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slides Veneziano

La cosmologie moderne combine, avec un indéniable courage, le déterminisme de la relativité générale avec l’incertitude quantique qui domine la structure intime de la matière. La résolution d’une certaine tension entre ces deux composantes pourrait entrainer une révision profonde de nos convictions les plus enracinées.

Né en 1942, Gabriele Veneziano est, depuis 2004, Professeur au Collège de France, à la chaire « Particules élémentaires, gravitation et cosmologie ». Il a étudié plusieurs domaines de la physique théorique des particules élémentaires dans les cadres des théories quantiques des champs et des cordes. Plus récemment, il a travaillé sur les applications de la théorie des cordes à la cosmologie de l’Univers primordial.

[7] Stavros Katsanevas : « Les nouveaux instruments pour sonder la matière et l’univers »

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Slides Katsanevas

Relier l’étude de la nature de la matière (aujourd’hui la physique atomique et subatomique) à celle de la structure du cosmos (l’astrophysique et la cosmologie) est une idée qui accompagne la science depuis ses premiers pas. Pourtant, cette idée a eu un regain d’intérêt extraordinaire ces vingt dernières années. Car, à partir des initiatives pionnières de quelques scientifiques charismatiques transgressant les frontières disciplinaires en utilisant des méthodes et des instruments innovants, on est arrivés, dans un très court laps de temps, au déploiement de grandes infrastructures internationales. En parallèle on a progressivement réalisé que ce qui apparaissait au début comme des efforts parallèles convergeait effectivement vers une problématique commune, constituant le domaine qu’on a coutume d’appeler aujourd’hui l’Astroparticule. Ces deux constatations ont imposé aux agences de recherche un effort de structuration tant au niveau Européen qu’au niveau global.
Je vais alors présenter quelques infrastructures paradigmatiques du domaine, surtout celles qui essaient de détecter les nouveaux messagers de cosmos (rayons cosmiques chargées et photons de très haute énergie, neutrinos, ondes gravitationnelles et matière noire), en insistant surtout sur la complémentarité des approches et les réponses attendues pour la compréhension du modèle actuel de la matière et du cosmos. Je vais aussi présenter comment ces infrastructures, utilisant la géosphère (atmosphère, mer, terre et souterrain) comme cible et médium de détection, ont développé des synergies surprenantes avec une série de disciplines qui vont des géo-sciences aux climat et à la biodiversité.

Né en 1953, Stavros Katsanevas est professeur à l’Université Paris 7. Il a été directeur adjoint scientifique de l’Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3) du CNRS et directeur du programme interdisciplinaire du CNRS Astroparticule, de 2002 jusqu’à récemment . Il est également président du conseil de l’Observatoire européen pour la gravitation (EGO) et chairman d’ApPEC, réseau de coordination des agences de l’Astroparticule en Europe.

[8] Ugo Amaldi : « Les radiations : la physique qui aide à guérir »

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Slides Amaldi

En 1896, quelques semaines après la découverte des rayons X par Röntgen, cette nouvelle radiation était déjà utilisée pour illuminer des tumeurs superficielles. Au même moment, le même type d’appareillage servait à la radiographie des organes internes pour la recherche de tumeurs et de malformations. L’exposé décrira les développements de la thérapie par les rayons X de ses débuts jusqu’aux techniques d’aujourd’hui, telle la radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité ou encore la radiothérapie guidée par l’image. La dernière partie de l’exposé parlera de la frontière en radiothérapie : la hadron-thérapie, qui utilise des hadrons chargés et en particulier les faisceaux de protons et d’ions carbone.

Né en 1934, Ugo Amaldi est spécialisé dans le domaine des accélérateurs de particules. Chercheur au CERN depuis 1960, notamment sur DELPHI, puis à l’ISS, l’institut Italien de la Santé, il s’est ensuite orienté vers la physique des radiations et a œuvré pour la création d’un réseau de centres de traitement du cancer par faisceaux d’ions, et notamment d’ions carbone. En 1991 il crée la Fondation TERA.

[9] Mauro Dorato : « Le temps cosmique et l’expérience humaine du temps »

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Slides Dorato

Avec l’avènement de la relativité restreinte puis générale au début du XXIème siècle la notion d’un temps absolu et universel a disparu. L’observation de l’expansion de Univers vu jusque là comme statique et intemporel lui a transféré l’idée de naissance et possiblement d’une mort, jusque là réservée au vivant. Dans mon exposé j’explorerai la pertinence philosophique de ces modification profonde de notre vision du temps et de l’Univers. - La non persistance de la matière est-elle aussi devenue un stimulus philosophique sur la notion de temps ?- Finalement le temps humain, celui du passage et de l’irréversible, ne peut-il être vu comme une forme exacerbée de l’évolution de notre Univers ? Ainsi la vieille question de la Renaissance sur la correspondance entre macrocosme et microcosme (sens philosophique) est aujourd’hui reformulée par Prigogine a propos du temps : « devons-nous reconnaître que le temps sépare l’homme de la nature, ou bien pouvons-nous construire un mode d’intelligibilité qui s’ouvrirait à l’idée du temps humain comme expression exacerbée d’un devenir que nous partageons avec l’Univers ? » (Prigogine and Stengers 1988 : 14)

Diplômé en mathématique et en philosophie, Mauro Dorato est spécialisé en philosophie de la science. Professeur au département de philosophie de l’université de Rome III, il s’intéresse aux relations entre physique et métaphysique.
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