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Posté par Adrien le Lundi 02/10/2017 à 00:00
Alain Brillet et Thibault Damour, physiciens, lauréats 2017 d'une double médaille d'or du CNRS
Le CNRS attribue pour 2017 deux médailles d'or: les physiciens Alain Brillet et Thibault Damour sont récompensés pour leurs contributions majeures à la détection des ondes gravitationnelles, annoncée pour la première fois le 11 février 2016 (1). Par ses travaux sur les lasers stabilisés, Alain Brillet, visionnaire dans le développement des détecteurs d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) gravitationnelles, est l'un des pères de l'instrument européen Virgo. Les travaux théoriques de Thibault Damour, spécialiste des trous noirs et du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) gravitationnel, ont été déterminants dans l'analyse des données (L’analyse des données est un sous domaine des statistiques qui se préoccupe de la description de données conjointes. On cherche par ces méthodes à donner les liens pouvant exister entre les...) des détecteurs d'ondes gravitationnelles. Cette récompense décernée par le collège (Un collège peut désigner un groupe de personnes partageant une même caractéristique ou un établissement d'enseignement.) de direction du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), plus haute distinction scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les...) française, leur sera remise le 14 décembre 2017 au cours d'une cérémonie au Collège de France (Le Collège de France, situé au no 11 place Marcelin-Berthelot dans le quartier latin de Paris (Ve arrondissement), est un grand établissement d'enseignement et de recherche. Il...).

Le 11 février 2016, une équipe internationale annonçait la première détection directe d'ondes gravitationnelles. Ces infimes ondulations de l'espace-temps (La notion d'espace-temps a été introduite au début des années 1900 et reprise notamment par Minkowski en 1908 dans un exposé mathématique sur la géométrie de l'espace et du temps telle...), produites par la "valse" finale de deux trous noirs juste avant leur fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la fusion s'effectue à température...), avaient été captées le 14 septembre 2015 par les détecteurs jumeaux LIGO (LIGO (pour Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) est un projet d'interféromètre américain, destiné à détecter les ondes...) (2), situés aux États-Unis. Et il avait fallu plusieurs mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) d'analyses par les scientifiques de la collaboration LIGO et leurs collègues de la collaboration Virgo (constituée autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) du détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a...) européen du même nom) pour confirmer l'existence des ondes gravitationnelles, un siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération...) après leur prédiction par Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le 18 avril 1955 à Princeton, New Jersey) est un physicien qui fut...) dans sa théorie de la relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de relativité date de Galilée. Les travaux d'Einstein en...) générale. Aujourd'hui, en attribuant deux médailles d'or, à Thibault Damour et à Alain Brillet, le CNRS salue l'excellence théorique et instrumentale qui a permis cette détection directe.

Alain Brillet, l'un des pères du détecteur Virgo

Né le 30 mars 1947 à Saint-Germain-en-Laye, Alain Brillet reçoit un diplôme (Le diplôme (grec ancien :δίπλωµα, diploma signifiant « plié en deux ») est un acte écrit émanant...) d'ingénieur (« Le métier de base de l'ingénieur consiste à résoudre des problèmes de nature technologique, concrets et souvent complexes, liés à la conception, à la réalisation et à la mise en œuvre de produits, de...) de l'ESPCI en 1970. Il entre au CNRS la même année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) comme ingénieur de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) au Laboratoire de l'horloge atomique, à Orsay, où il soutient sa thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est l'affirmation ou la prise de position d'un locuteur, à l'égard du sujet ou du thème qu'il évoque.) en 1976. De retour en France après un post-doctorat dans l'équipe de John Hall (prix Nobel de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) en 2005), à Boulder (Colorado, Etats-Unis), il est nommé directeur de recherche par le CNRS en 1982. Avec l'Italien Adalberto Giazotto, il se consacre dès lors à la conception et à la promotion du détecteur d'ondes gravitationnelles Virgo, aujourd'hui installé à Cascina, près de Pise (Italie). Entre 1989 et 2003, il assure la direction puis la co-direction du consortium autour de ce grand instrument. A partir de 2008, il s'investit dans le design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets, d'environnements ou d'œuvres graphiques, à la fois fonctionnels, esthétiques et conformes aux...) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) et la conception du système laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain...) d'Advanced Virgo, le détecteur de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de...) génération. Il est actuellement directeur de recherche émérite au CNRS, affecté au laboratoire Artemis (CNRS/Université Nice Sophia Antipolis/Observatoire de la Côte d'Azur). Alain Brillet est Chevalier de la légion d'honneur (2005) et ses travaux ont été récompensés en 2016 par le prix Ampère (Ampère peut désigner :) de l'Académie des sciences (Une académie des sciences est une société savante dont le rôle est de promouvoir la recherche scientifique en réunissant certains des chercheurs les plus éminents, en tenant des séances au cours...) et, en tant que membre de la collaboration LIGO-Virgo, par le Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics.

Dès le début de sa carrière, Alain Brillet s'intéresse aux lasers stabilisés sur des références atomiques ou moléculaires, un sujet alors complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à...) nouveau en France, dans le but de réaliser des étalons de fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par...) ou de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de...) de très haute stabilité. Grâce à une dextérité expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit...) et instrumentale exceptionnelle, il met en place, dès 1970, des techniques basées sur l'optique des faisceaux lasers (le laser étant une invention du début des années 1960). Au cours de son post-doctorat, il monte et mène seul une version améliorée de l'expérience de Michelson-Morley (Albert A. Michelson et Edward Morley ont mené une expérience de mesure de la différence de vitesse de la lumière entre deux directions perpendiculaires et à deux périodes espacées de 6...) dans le but de tester l'isotropie (L'isotropie caractérise l’invariance des propriétés physiques d’un milieu en fonction de la direction. Le contraire de l’isotropie est l’anisotropie.) de l'espace avec des lasers ultra-stabilisés: les résultats obtenus sont restés inégalés pendant plus de 25 ans et ont valu à Alain Brillet une renommée internationale. Ils sont encore fréquemment cités aujourd'hui par les chercheurs du domaine de la relativité.

Attiré très tôt par l'intérêt de la détection d'ondes gravitationnelles et par l'ampleur du défi scientifique et instrumental, il s'entoure d'autres spécialistes de l'instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) (Catherine-Nary Man) et de théoriciens de la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) (Philippe Tourrenc et Jean-Yves Vinet) et son équipe forme notamment David Shoemaker et Peter Fritschell, désormais des responsables de haut niveau de la collaboration LIGO. Dans le cadre de la conception de Virgo, il développe des solutions innovantes dans le domaine des lasers et de l'optique, pendant que son collègue Adalberto Giazotto s'occupe des systèmes de suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de...) permettant de découpler les miroirs des vibrations terrestres. Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...), appuyé par une trentaine de théoriciens et expérimentateurs français et italiens, est présenté en 1989 au CNRS et à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) national de physique nucléaire (La physique nucléaire est la description et l'étude du principal constituant de l'atome : le noyau atomique. On peut distinguer :) italien (INFN). Celui-ci approuvé, Alain Brillet coordonne les onze équipes françaises et italiennes impliquées, ainsi que les réflexions permanentes entre théoriciens, analyseurs de signaux et expérimentateurs, aussi bien chercheurs qu'ingénieurs.

La qualité de ses travaux compte pour beaucoup dans les liens étroits entre les équipes de LIGO et Virgo (échange de solutions techniques, analyse en commun des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) obtenues). Cavités de filtrage spatial, ajout de quelques atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement...) sur la dernière des couches minces des miroirs pour y compenser les défauts de planéité (en collaboration avec Jean-Marie Mackowski), transfert de stabilité d'un laser à l'autre (injection de lasers) ...: ses idées ont été reprises dans les interféromètres LIGO et Virgo, ainsi que pour le projet de détecteur d'ondes gravitationnelles de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) de Tokyo, KAGRA. Depuis l'origine il est co-auteur de toutes les publications de la collaboration LIGO-Virgo.

Thibault Damour, théoricien de renommée mondiale

Thibault Damour, né le 7 février 1951 à Lyon, entre à l'École normale supérieure en 1970. Agrégé de sciences physiques en 1974, il soutient la même année une thèse de doctorat (Le doctorat (du latin doctorem, de doctum, supin de docere, enseigner) est généralement le grade universitaire le plus élevé. Le titulaire de ce...) en physique théorique (La physique théorique est la branche de la physique qui étudie l’aspect théorique des lois physiques et en développe le formalisme mathématique.). Après deux ans à l'université de Princeton et un service national réalisé au Centre d'études théoriques de la détection et des communications, il entre au CNRS en 1977, au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des...) du Département d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la...) relativiste et de cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.). Depuis 1989, il est professeur permanent à l'Institut des hautes études scientifiques, à Bures-sur-Yvette. Mondialement connu pour ses travaux novateurs sur les trous noirs, les pulsars, les ondes gravitationnelles et la cosmologie quantique (La cosmologie quantique est la branche, aujourd'hui quelque peu spéculative (2006), de la cosmologie qui vise à décrire les premiers instants de l'univers en le considérant comme un objet quantique, c'est-à-dire...), il excelle aussi dans l'art de vulgariser la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large....), à travers des conférences et des livres, dont une bande dessinée sur la physique quantique. Membre de l'Académie (Une académie est une assemblée de gens de lettres, de savants et/ou d'artistes reconnus par leurs pairs, qui a pour mission de veiller aux usages dans leurs disciplines respectives et de publier des ouvrages tels que des dictionnaires, des...) des sciences et de l'Académie américaine des arts et des sciences, récompensé notamment par la médaille de bronze (Le bronze est le nom générique des alliages de cuivre et d'étain. Le terme airain désigne aussi le bronze, mais est plutôt employé en poésie et dans les textes...) du CNRS (1980) et la médaille Einstein (1996), Chevalier de la Légion d'honneur (2010), il est aussi l'un des 7 scientifiques extérieurs à l'équipe LIGO-Virgo lauréats du Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics de 2016.

Les travaux de Thibault Damour s'articulent autour de la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur...) de la relativité générale (La relativité générale, fondée sur le principe de covariance générale qui étend le principe de relativité aux référentiels non-inertiels,...) d'Einstein, de la cosmologie, et des nouveaux concepts de gravitation nés de l'unification (Le concept d'unification est une notion centrale de la logique des prédicats ainsi que d'autres systèmes de logique et est sans doute ce qui distingue le plus Prolog des autres...), par la théorie des cordes (La théorie des cordes est l'une des voies envisagées pour régler une des questions majeures de la physique théorique : fournir une description de la gravité quantique c'est-à-dire...), de la relativité générale et de la théorie quantique. Dans le domaine de la physique des trous noirs, Thibault Damour a par exemple introduit de nouveaux concepts liés à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet...) de ces objets. En théorie des cordes, il a notamment étudié la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) chaotique au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la...) d'un big bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques qui la...) ou d'un "big crunch (En cosmologie, le Big Crunch est une des fins possibles à notre Univers. Analogiquement au principe du Big bang, certains scientifiques lancent la théorie du Big Crunch, c'est-à-dire l'effondrement de...)" (3), ou les bouffées d'ondes gravitationnelles émises par des supercordes cosmiques.

Thibault Damour a contribué à la fois à la détection indirecte d'ondes gravitationnelles, dans les années 1980, et plus récemment à leur détection directe. La première preuve de l'existence d'ondes gravitationnelles a été apportée grâce à l'étude de PSR 1913+16, un système binaire (Le système binaire est un système de numération utilisant la base 2. On nomme couramment bit (de l'anglais binary digit, soit « chiffre binaire ») les chiffres de la...) composé d'un pulsar (Un pulsar, dont le nom provient de l'abréviation de pulsating radio source (source radio pulsante), est le nom donné à une étoile à neutrons tournant très rapidement sur elle-même (période typique de l'ordre de la seconde,...) en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour d'un compagnon étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) à neutrons, découvert en 1974 par Russell Hulse et Joseph Taylor (lauréats du prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les dernières volontés du testament du chimiste Alfred Nobel. Il...) en 1993). Des travaux effectués par Thibault Damour et Nathalie Deruelle ont montré qu'en relativité générale, la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf....) gravitationnelle agissant sur le pulsar se propageait, par ondes, à la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour « célérité », la lumière se manifestant macroscopiquement comme un...) depuis son compagnon, et que cette propagation causait une diminution lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) de la période orbitale (En astronomie, la période orbitale désigne la durée mise par un astre (étoile, planète, astéroïde) pour effectuer une orbite complète. Par exemple, la Terre a une...) (4). Les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des amateurs...) de PSR B1913+16 pendant trois décennies se sont révélées en très bon accord avec cette conséquence directe de la propagation par ondes de la gravitation.

Thibault Damour a aussi joué un rôle clé dans la détection directe d'ondes gravitationnelles. En effet, la connaissance du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit...) théorique émis par les sources d'ondes gravitationnelles est cruciale pour espérer le déceler dans les données brutes d'instruments comme LIGO et Virgo. D'un côté, avec Luc Blanchet, Thibault Damour a décrit le mouvement de deux trous noirs qui se rapprochent. D'un autre côté, avec Alessandra Buonanno, il a développé une nouvelle approche théorique pour décrire la "fusion" finale des deux trous noirs et l'émission d'ondes gravitationnelles qui l'accompagne. Ces travaux ont été utilisés dans le processus d'analyse des données des détecteurs LIGO et maintenant Virgo.


[i]Portraits d'Alain Brillet (crédit: Maurizio Perciballi) et de Thibault Damour (crédit: Vergne/IHES)
© Maurizio Perciballi / Vergne/IHES

Les dernier.e.s lauréat.e.s de la médaille d'or du CNRS:
• Claire Voisin, mathématicienne, en 2016 ;
• Eric Karsenti, biologiste (Sur les autres projets Wikimédia :), en 2015 ;
Gérard Berry (Gérard Berry, né le 25 décembre 1948, est un informaticien français, membre de l'Académie des sciences...), informaticien (On nommait dans les années 1960-1980 informaticien ou informaticienne une personne exerçant un métier dans l'informatique. La variété et le peu de rapport des...), en 2014 ;
• Margaret Buckingham, biologiste du développement, en 2013 ;
• Philippe Descola, anthropologue, en 2012 ;
• Jules Hoffmann, biologiste, en 2011 ;
• Gérard Férey, chimiste (Un chimiste est un scientifique qui étudie la chimie, c'est-à-dire la science de la matière à l'échelle moléculaire ou atomique...), en 2010 ;
• Serge Haroche, physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et les forces qui les...), en 2009 ;
• Jean Weissenbach, généticien, en 2008 ;
• Jean Tirole, économiste, en 2007.

Notes:

(1) Voir le communiqué de presse (Un communiqué de presse est un document court envoyé aux journalistes dans le but de couvrir un événement.): Les ondes gravitationnelles détectées 100 ans après la prédiction d'Einstein (11 février 2016).
(2) Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory
(3) L'expression big crunch désigne l'effondrement de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) suite à une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de contraction (une sorte de big bang à l'envers).
(4) La période orbitale désigne la durée mise par un astre pour accomplir un tour complet autour d'un autre astre.


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Source: CNRS