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Joseph Silk

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Marc Zamansky, dernier doyen honoraire de la faculté des sciences de Paris

La matérialisation de la pensée scientifique au coeur de Paris

En 1941, élève de l’école normale supérieure de la rue d’Ulm, alors qu’il est encore étudiant, Marc Zamansky entre dans la résistance en intégrant le réseau Mithridate et s'engage dans les Forces françaises libres. Il est arrêté en 1943 et ...

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Quelques dates

  • 1968 : éclatement de la Faculté des sciences
  • 1971 : création de "l'université Paris 6"
  • 1974 : Paris 6 devient "université Pierre et Marie Curie"
  • 2007 : "UPMC", nom officiel de l'université

Joseph Silk

Joseph Silk

Astrophysicien, Joseph Silk est sans conteste l’un des pionniers de la cosmologie moderne. Ses travaux de recherche ont marqué tous les domaines de la cosmologie, depuis l’origine des fluctuations de densité qui ont donné naissance aux grandes structures de l’Univers, jusqu’à la formation et l’évolution des galaxies. Docteur honoris causa de l’École normale supérieure de Lyon et de l’université de Rome (2005), il s’est vu remettre de nombreux prix comme la Gold Medal of the Royal Astronomical Society (UK) en 2008.

Ce doctorat honoris causa vient récompenser l’ensemble de vos travaux. De nombreux chercheurs connaissent le processus d’amortissement sans collision, le « Silk damping », qui porte votre nom. Pourriez-vous nous parler de vos travaux actuels ?

JS - J’étudie une nouvelle forme d’accélérateur de particules qui promet de surpasser toutes les machines terrestres imaginables. Deux ingrédients sont nécessaires. Le premier : un trou noir immense. Ces derniers sont censés être omniprésents dans notre galaxie, et sont les blocs de construction reliques du trou noir supermassif au centre de notre galaxie. Le second : l’existence de la matière sombre sous forme de particules élémentaires interagissant faiblement entre elles. Très près du trou noir, ces particules s’accumulent et entrent en collision les unes avec les autres. Dans le cas du trou noir de Kerr (trou noir en rotation), les collisions dégagent une énergie énorme et des débris sont en mesure de s’échapper. Peut-être qu’un jour nous pourrons utiliser de tels systèmes pour étudier les interactions des particules dont les forces s’approchent de l’échelle ultime permise par la théorie, l’échelle de Planck.

Qu’est-ce qui rend cette forme d’accélérateur de particules si prometteuse? Quels obstacles devrez-vous d’abord franchir ?

JS - Si l’on pouvait un jour détecter des débris de collisions de particules à proximité de l’horizon d’un trou noir, les résultats pourraient être d’une importance capitale pour notre connaissance de la nature fondamentale de l’univers, de sa matière et de son contenu énergétique. Par exemple, on pourrait atteindre des énergies de collision qui seraient largement au-delà de tout ce que le plus grand collisionneur de particules terrestres concevable pourrait jamais produire. Nous pourrions, du moins en principe, sonder le type d’unification des interactions fondamentales dans la nature. Bien entendu, nous devons d’abord trouver des trous noirs candidats et leurs cuspides de matière noire qui les entourent. La meilleure perspective pour la localisation de ceux-là vient de l’astronomie du rayon gamma, ou encore mieux, dans un avenir plus lointain, de l’astronomie neutrino.

Comment l’étude de telles interactions des particules approfondirait notre compréhension de la formation des galaxies ?

JS - La matière noire fournit l’infrastructure à partir de laquelle les galaxies se forment. Si les particules de matière noire souffrent occasionnellement d’annihilations mutuelles, comme le suggère la théorie, l’énergie libérée peut jouer un rôle dans l’ionisation et le chauffage des nuages de gaz primordial à partir desquels les galaxies se sont développées. La nature des premières étoiles de l’Univers, la date précise de leur formation ainsi que leur nombre pourrait être influencés indirectement par la matière noire, par ses fluctuations de densité et par ses interactions. La détection de la première lumière dans l’Univers est l’un des principaux objectifs de la nouvelle génération de télescopes, comme l’European Extremely Large Telescope, long de 42 mètres et encore au stade de la conception.

En plus de vos activités de recherche de pointe, vous avez écrit de nombreuses publications de vulgarisation scientifique. Est-ce que rendre la cosmologie accessible à un public plus large est un élément fondamental de votre travail ?

JS - Il est crucial pour les scientifiques de communiquer leurs travaux à un public plus large. Je suis particulièrement chanceux car la cosmologie attire un public généraliste et fournit toujours un sujet de conversation très apprécié. Il est important de profiter de cette passerelle et d’expliquer notre sujet, nos objectifs et nos passions, dans des termes qui ne sont pas seulement accessibles mais qui sont aussi intéressants et attrayants pour le lecteur moyen.

En tant que lauréat de la Chaire internationale Blaise Pascal, vous avez pu séjourner à l’Institut d’astrophysique de Paris en 1996. Qu’est-ce qui vous a attiré à Paris, et quels aspects de votre séjour retiendrez-vous ?

JS - L’Institut d’astrophysique de Paris accueille la plus grande concentration en France d’astrophysiciens et de cosmologistes. Mon séjour, réparti sur deux ans, m’a permis d’initier de nombreuses collaborations qui perdurent encore aujourd’hui. J’ai développé de nouveaux thèmes de recherche et j’ai bénéficié d’interactions avec un large éventail de chercheurs en Île-de-France. Une autre initiative réussie qui a découlé de mon séjour, après mon retour à Oxford, était de créer un site de formation Marie Curie pour la formation doctorale en physique des astroparticules et en cosmologie. C’est là que mes contacts à l’IAP ont joué un rôle important afin d’y attirer les étudiants.

Pouvez-vous décrire les thèmes de recherche que vous avez commencé à explorer lors de votre séjour à Paris ?

JS - Deux nouvelles initiatives majeures dans mes recherches sont nées à cette période. L’une était la notion intime et dynamique entre les trous noirs supermassifs et leur galaxie hôte. Le trou noir et la galaxie elliptique se forment à la même époque dans l’Univers naissant. Pendant que le trou noir accumule du gaz et augmente en masse, il forme un écoulement violent. Lorsque le trou noir est suffisamment massif, essentiellement tout le gaz diffus qui reste est dispersé et la phase de croissance à la fois de la galaxie et du trou noir se termine. De cette manière, leurs masses sont inextricablement liées, comme le suggèrent les données d’observation. Dans un autre projet, nous avons exploré les conséquences de l’accumulation de matière noire autour du trou noir massif situé au centre de notre galaxie, la Voie lactée. Cela a conduit à des prévisions de flux améliorés des rayons gamma et d’autres produits du taux accru de collisions et d’annihilations de particules de matière noire capturés près du trou noir. La recherche de preuves de ce phénomène est toujours un thème d’expérimentation en astrophysique des particules.

Que représente pour vous ce doctorat honoris causa ? Envisagez-vous plus de collaborations scientifiques avec l’UPMC à l’avenir ?

JS - Je me réjouis de cet honneur. J’espère que cela conduira à de nombreuses autres collaborations.



18/03/10