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Comment accéder à la physique des particules? Entretien avec Pascal Bellanca-Penel

Au lycée, parle-t-on spontanément de sciences, en dehors du programme et des examens ?

Rarement. On est fortement contraint, happé par les tâches scolaires, il y a peu de latitude pour la réflexion de fond et l’ouverture aux sciences, à l'histoire culturelle et sociale. Il faut un dispositif

particulier, comme « Eureka-débats citoyens ». La région Auvergne Rhône-Alpes soutient par ce moyen, chaque année, les établissements de formation en encourageant des projets éducatifs n’intervenant pas strictement dans le champ des programmes. J’ai eu la chance de construire un tel dispositif avec des élèves du lycée Ampère. Le projet portait sur le nucléaire et ses risques en société. Cette réflexion a débouché sur une table ronde associant deux universitaires, un responsable politique, un responsable de la sûreté nucléaire, un membre de la « société civile » et un enseignant. Mais ce ne sont que quelques euros et, en regard, beaucoup d’investissement et d’énergie de la part des élèves. On ne sait pas trop ce que ça deviendra avec Laurent Wauquiez à la tête de la région. Quand c'est bien fait, on peut parvenir à ce que les sciences physiques soient discutées en famille, hors de l'école, et à éveiller la curiosité intellectuelle, à ce que certains grands débats scientifiques et techniques (nucléaire, organismes génétiquement modifiés, gaz de schiste, etc.) ne soient pas que des joutes oratoires entre des pour et des contre ou des affrontements de spécialistes qu'on ne comprend pas.

 

Tu viens de soutenir une thèse sur un physicien nucléaire très peu connu, Jean Thibaud (1901-1960). Pourquoi l'avoir étudié ?

Il est indispensable de s'intéresser aussi aux perdants, de comprendre pourquoi ils ont disparu de la scène. Les sciences ne doivent être ni relativisées, ni idéalisées. Pour le XXe siècle, on nous présente surtout en modèle des savants idéaux : désintéressés, dreyfusards, résistants, hérauts des droits de l'homme. Or les sciences ne sont pas peuplées seulement par de tels savants. Il faut penser les deux bords. Jean Thibaud a été un atomiste expérimentateur de tout premier ordre. Il était créatif, très entreprenant et sûrement très ambitieux. Il a fait des découvertes importantes, la principale étant celle de la mise en évidence de ce qui se passe lorsque la matière (un électron) rencontre l’antimatière (un positron) : la matière disparaît pour laisser place à de la lumière ! Comment alors penser l'oubli de ce savant ? Bien sûr, l’histoire est un filtre ; elle ne peut ni ne doit tout retenir. Le cas Thibaud me semblait intéressant. Il y a eu trois temps de relégation dans sa vie, à des niveaux très différents. D'abord, le fait de ne pas avoir été convié aux réunions du conseil Solvay d’octobre 1933 consacrées aux noyaux atomiques : c'est déjà un déclassement académique. Ensuite, son attitude pendant la guerre, où il a choisi d'un bout à l'autre le camp de l’accommodation avec le régime du Maréchal, ce qui lui a valu quelques ennuis à la Libération, dont il s'est à peu près sorti. Enfin, l’épisode du plagiat dont il a été convaincu par l’Académie des sciences, face à deux élèves de Frédéric Joliot (George Charpak et Francis Suzor) en décembre 1950 - janvier 1951. Cet épisode lui a coûté le Haut-commissariat à l’énergie nucléaire après le limogeage de Joliot. Évidemment, il est un peu difficile de « faire corps » avec lui aujourd'hui, mais l'étude de ses travaux et de son action pour l'organisation de la science n'en est pas moins instructive, comme les mécanismes sociaux de la science ordinaire : on apprend beaucoup sur la nature humaine et les relations sociales entre tous les hommes.

 

Un tel travail peut-il avoir quelque retombée sur la diffusion des sciences et de l'esprit scientifique vis-à-vis des élèves ou du grand public ?

Directement, assez peu. Mais je suis en train d'en adapter une version abrégée sous forme de bande dessinée, dans le cadre d'un partenariat avec le master d'illustration scientifique et technique de l’école Estienne (Paris), spécialisée dans les arts graphiques. Ce sera dans l'esprit de la collection « Sociorama » chez Casterman, lancée par les sociologues de l'École normale supérieure  de Lyon. Il s'agit, dans ce cas, d’une rencontre entre la bande dessinée et la sociologie. L'objectif est d'aider à la réflexion critique, en alliant récit, recherche et art graphique. Aujourd'hui, la plupart des gens ne lisent guère de livres entiers, ni même de longs paragraphes, ils sont habitués à des phrases courtes et à des images. Cela veut-il dire que la curiosité intellectuelle s'est effondrée ? Ce n'est pas sûr. En tout cas, il ne sert à rien de se lamenter, il faut tenter d’autres modes de diffusion de la recherche. Avec mon coauteur, l’illustrateur Louis Pelosse, nous mettons en place un récit graphique associant la trajectoire de Jean Thibaud dans le siècle, telle que je la comprends, avec une enquête sur les sciences.

 

Mais pourquoi la physique des particules est-elle si peu intuitive ?

Il n'y a aucune raison pour que les schémas qui marchent à l'échelle de la mécanique dans la vie quotidienne ou à celle du système solaire soient aussi valables à l'échelle microscopique. On voudrait bien qu'à l'intérieur de noyaux il y ait simplement des billes plus petites qui se reposent ou qui tournent, mais ce n'est pas ça. Déjà, avec un microscope qui grossit cent ou mille fois, ce qui paraissait lisse et calme devient souvent irrégulier, tourmenté, grouillant de partout. Alors, il est bien normal qu'à l'échelle du milliardième, ou de bien plus petit, les choses marchent tout autrement.

 

Pourquoi s'intéresser à une ancienne physique des particules alors que nos connaissances ont beaucoup évolué depuis ?

Ma réponse sera subjective. J'ai du mal à comprendre une théorie scientifique sans avoir remonté les fils qui mènent de ses débuts à aujourd'hui. Choisir un moment intermédiaire est assez efficace : on n'est pas trop loin d'une époque antérieure de confusion totale, de désarroi, de systèmes imaginés audacieusement et largement faux ; on n'est pas trop loin non plus de l'état actuel de la science. Si on ne veut que la dernière théorie, même simplifiée, on bascule trop vite dans l'abstraction et on ne touchera que les gens vraiment motivés. Donc, à moins de faire son deuil, face à la désaffection pour les carrières scientifiques et au repli de l'intérêt sur les seuls événements spectaculaires (arrivée à destination d'une mission spatiale, catastrophe nucléaire, etc.), il faut tenter d'autres approches.

 

Plus précisément dans ce cas ?

Dans les années 1920, l'appareil central pour observer des particules, c'est la « chambre à condensation de Wilson ». Rutherford disait que c'était l'instrument le plus extraordinaire de toute l'histoire des sciences. Son principe est simple : on a de la vapeur d'eau et d’alcool ; quand elle est soumise à une certaine pression qui devrait juste commencer à la liquéfier (sans que ce soit ici possible en raison de l'absence de poussière), si alors il y passe une particule chargée, cette particule réalise la condensation et dépose des gouttelettes qui permettent de suivre sa trajectoire. Ce dispositif a été remplacé vers 1950 par celui des « chambres à bulles », où il y a, à l'inverse, des bulles de gaz dans un liquide. Et puis il y a eu les « chambres à fils » de Charpak, en 1968.

Autre aspect : la notion de « champ » en physique n'est pas si difficile à saisir, c'est elle qui permet de décrire les interactions à toutes les échelles. Tout le monde comprend qu'à chaque point de l'espace corresponde la température qu'il y fait, c'est un champ de nombres, ce qu'on appelle un « champ scalaire ». On voit à peu près aussi ce que signifie un champ magnétique ou le champ de la gravitation : chaque particule est attirée par d'autres dans certaines directions selon une certaine loi, c'est ce qu'on appelle un « champ de vecteurs ». La physique des particules, à très petite échelle, peut être décrite dans le même état d'esprit, c'est plus compliqué, mais des intermédiaires de la théorie peuvent servir d'inspiration et de points de repère pour aller plus loin.

 

Était-il important de créer un Institut de physique atomique, puis un Institut de physique nucléaire à Lyon vers 1930 ?

En 1910-1930, tout se passait à Paris, la science physique était aux mains de quelques personnes : Langevin, Perrin, Borel, de Broglie, etc. Langevin était professeur au Collège de France, il dirigeait le laboratoire de l’École de physique et chimie de Paris, il présidait aussi les conseils Solvay. Il n'y avait qu'une centaine de licenciés de physique en France. C'était un milieu très fermé, contrôlé par une gérontocratie. Une nouvelle génération arrive, qui veut s'émanciper, qui comprend l'arrivée d'une discipline d'avenir. Implanter un laboratoire ailleurs, c'est une volonté personnelle de Jean Thibaud. En ce sens, il est pionnier : l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) à Genève, les grands campus provinciaux, les gros laboratoires de Grenoble, tout cela c'est bien après la guerre, voire après le colloque de Caen de 1956, lorsqu'on a pris conscience de graves retards de la science française.

D'un autre côté, après la guerre, la France et en particulier le général de Gaulle ont quelque ambition à devenir une puissance nucléaire. Une trop grande concentration locale des savoirs dans ces domaines pouvait être handicapante. L’histoire des sciences dans les provinces est déjà un champ très actif et je ne doute pas que les recherches futures nous en apprendront certainement davantage à cet égard.

 

L'enseignement de la physique contem­poraine intéresse-t-il les élèves ? Les travaux de ta thèse pourraient-ils les accrocher ?

Parfois pas du tout, même en filière scientifique (ce qui en dit long sur le recrutement de celle-ci). L'attention des jeunes est éveillée surtout quand c'est entouré d'un certain mystère. Ils sont plutôt curieux des dernières théories physiques ou astrophysiques : matière noire, trou noir, voyage dans le temps. J’aime travailler en donnant du sens, du corps, à ce que je dis, au-delà de l’aspect technique ou scolaire ; les élèves se montrent plus volontiers présents à la tâche. À cet égard, mettre les sciences physiques en société et en culture, en tissant des liens entre le passé, le présent (pas uniquement matériel), est un moyen puissant de faire vivre une discipline qui sinon ressemblerait à une langue morte. Par ailleurs, parler aux élèves de l’enquête que j’ai menée, les faire pénétrer dans le laboratoire de Maurice de Broglie en 1925, ce sont aussi des points d'entrée dans des questions scientifiques. C'est pourquoi j'espère beaucoup de la bande dessinée en cours, qui devrait être prête en mai et mise sur la toile, puis éventuellement sortir en librairie.  n

 

*Pascal Bellanca-Penel est docteur en histoire des sciences. Il est professeur de physique au lycée Ampère (Lyon).

 

Propos recueillis par Pierre Crépel.

La Revue du projet, n° 64, février 2017

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