George Fitzgerald Smoot

George Fitzgerald Smoot - Définition et Explications

Introduction

George Fitzgerald Smoot III
George Fitzgerald Smoot
Naissance 20 février 1945
Yukon, Floride (États-Unis)
Nationalité États-Unis Américain
Champs Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des...), cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.)
Institution Laboratoire national Lawrence Berkeley (Le Laboratoire national Lawrence Berkeley (Ernest Orlando Lawrence National Laboratory, anciennement Berkeley Radiation Laboratory et plus connu sous le nom de Berkeley Lab ou LBNL), est un laboratoire national américain, dépendant...)
Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où les...) Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les...) Diderot
Diplômé Massachusetts Institute of Technology (Le Massachusetts Institute of Technology ou MIT, en français Institut de technologie du Massachusetts, est une institution de recherche et une université américaine, spécialisée dans les domaines de la science et de la...)
Distinctions Médaille 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 successivement allemand, puis apatride (1896),...) (2003)
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...) (2006)
Médaille Oersted (2009)

George Fitzgerald Smoot III (20 février 1945 à Yukon, Floride, États-Unis) est un astrophysicien et un cosmologiste américain. Il a obtenu le prix Nobel de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) de 2006 conjointement avec John C. Mather « pour leur découverte de la nature du corps noir (En physique, un corps noir désigne un objet idéal dont le spectre électromagnétique ne dépend que de sa température. En pratique, un tel objet matériel n'existe pas, mais il représente un cas...) et de l'anisotropie (L'anisotropie (contraire d'isotropie) est la propriété d'être dépendant de la direction. Quelque chose d'anisotrope pourra présenter différentes caractéristiques selon la direction.) du fond diffus cosmologique ».

Biographie

Études et premières recherches

Il étudie les mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les...) avant de se tourner vers la physique au Massachusetts Institute of Technology où il obtient un 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 des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi parfois physique des hautes...) en 1970. Il se tourne alors vers la cosmologie et part au Laboratoire national Lawrence Berkeley où il entame une collaboration avec Luis Walter Alvarez (lauréat du prix Nobel de physique de 1968) sur l'expérience HAPPE, un ballon stratosphérique chargé de détecter de l'antimatière (L'antimatière est l'ensemble des antiparticules des particules composant la matière classique — celle dont est faite la Terre. Le préfixe...) dans la haute atmosphère terrestre (L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'air sec se compose de 78,08 % d'azote, 20,95 % d'oxygène, 0,93 % d'argon, 0,039 % de dioxyde...), dont la présence était prédite par certains modèles cosmologiques aujourd'hui abandonnés (dont 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...) de l'état stationnaire).

Ensuite, il s'intéresse au fond diffus cosmologique (Le fond diffus cosmologique est le nom donné au rayonnement électromagnétique issu de l'époque dense et chaude qu'a connue l'Univers par le passé, le Big...) découvert peu avant par Arno Allan Penzias et Robert Woodrow Wilson. Une question non résolue à l'époque était celle de la structure à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle escamotable...) de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.). Certains modèles cosmologiques prédisaient que l'univers devait être en rotation, ce qui devait laisser une trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le champ magnétique à petite échelle du Soleil et la géométrie du plasma coronal,...) dans le fond diffus cosmologique sous la forme d'une dépendance spécifique de sa température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle...) en fonction de la direction d'observation (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...). Avec l'aide de Luis Alvarez, il met au point (Graphie) un radiomètre différentiel (Un différentiel est un système mécanique qui a pour fonction de distribuer une vitesse de rotation de façon adaptative aux besoins d'un ensemble mécanique.) permettant de mesurer l'éventuelle différence de température du fond diffus cosmologique entre deux directions différentes séparées de 60 degrés. L'instrument, monté sur un avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par un organe moteur (dans le cas d'un engin...) U-2, permit de déterminer que la rotation d'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui...) de l'univers était nulle (dans la limite de la sensibilité des instruments de mesure). Il permit surtout de détecter une variation de la température du fond diffus cosmologique correspondant à un dipôle (D'une manière générale, le mot dipôle désigne une entité qui possède deux pôles. On le retrouve dans plusieurs domaines :), interprété comme résultant d'un effet Doppler dû au déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et...) par rapport à la région d'émission du fond diffus cosmologique, appelée surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) de dernière diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de...). L'existence d'une telle modulation était attendue car il n'y avait aucune raison valable que la Terre, 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 (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, Kaupifalco,...) du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine...), lui-même en orbite autour du centre galactique, soit exactement immobile par rapport à la surface de dernière diffusion. Par contre, les résultats de cette expérience montrèrent que notre Galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette...) se déplaçait à une vitesse (On distingue :) significative (près de 600 km/s par rapport à la surface de dernière diffusion, probablement du fait de l'attraction gravitationnelle entre notre Galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir...) et une concentration importante de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) située dans son 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 continuité qui s'entend ici comme la continuité en tout point. En...), le Grand Attracteur (Dans l'étude des systèmes dynamiques, un attracteur (ou ensemble-limite) est un ensemble, une courbe ou un espace vers lequel un système évolue de façon irréversible...).

Participation à COBE

À l'époque, le fond diffus cosmologique (FDC) apparaissait parfaitement uniforme, si l'on excepte la distorsion due à l'effet Doppler évoquée plus haut. Ce résultat était en contradiction (Une contradiction existe lorsque deux affirmations, idées, ou actions s'excluent mutuellement.) avec l'observation de l'univers actuel qui présentait diverses structures (galaxies, amas de galaxies (Un amas de galaxies est l'association de plus d'une centaine de galaxies liées entre elles par la gravitation. En deçà de 100, on parle plutôt de groupe de galaxies, même si la frontière entre groupe et amas...), etc.) indiquant que l'univers était à petite échelle relativement inhomogène. Or la théorie de la formation des grandes structures prédit que les structures dans l'univers se forment lentement. Ainsi, si l'univers présente des inhomogénéités aujourd'hui, il devait présenter des inhomogénéités à l'époque de l'émission du FDC, et celles-ci devaient être observables aujourd'hui sous la forme de faibles écarts de température dans le FDC. C'est vers la détection de ces écarts de températures, aussi appelés anisotropies, que Smoot se tourne alors à la fin des années 1970. Il propose alors à la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA,...) un 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...) de satellite (Satellite peut faire référence à :) équipé d'un 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 été spécifiquement...) utilisant la même technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) que celui embarqué sur l'avion U-2, mais bien plus sensible et s'affranchissant de la pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par malsain [1].) atmosphérique. Ce projet fut accepté et donna naissance au satellite COBE, d'un coût de 160 millions de dollars américains. Celui-ci fut lancé le 18 novembre 1989, après un retard dû à l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette...) de la navette spatiale Challenger (Challenger était une navette spatiale américaine originellement conçue à des fins de test.). Après plus de deux ans d'observation et d'analyse, l'équipe du satellite COBE chargée de la détection des anisotropies du fond diffus cosmologique (instrument DMR), menée par George Smoot annonça le 23 avril 1992 avoir détecté d'infimes fluctuations dans le FDC, un événement unanimement salué par le monde (Le mot monde peut désigner :) 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 méthodes...).

Il a relaté l'aventure du satellite COBE dans un ouvrage grand public Les Rides du temps. Cependant, John C. Mather a fait part de certaines divergences de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) avec George Smoot dans un autre ouvrage relatant sa version de cette aventure. Celui-ci lui a en particulier reproché son attitude lors de l'annonce en 1992 des résultats obtenus par l'expérience DMR du satellite COBE.

Activités récentes

Depuis la fin de la mission COBE, George Smoot a participé à une autre expérience montée sur un ballon stratosphérique, MAXIMA, plus précise que COBE, qui a contribué à affiner les mesures des anisotropies du fond diffus cosmologique. Il fait également partie de la collaboration SNAP, un projet de satellite visant à mesurer avec précision certaines propriétés de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) noire et travaille sur les 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.) du télescope spatial Spitzer (Le télescope spatial Spitzer est le plus gros télescope infrarouge lancé par la NASA. Ces longueurs d'ondes ne pouvant être observées utilement depuis le sol, seul un objet à l'extérieur de...) en rapport avec le fond diffus infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible...).

Il apparait dans la série The Big Bang Theory lors de l'épisode 17 de la saison (La saison est une période de l'année qui observe une relative constance du climat et de la température. D'une durée d'environ trois mois (voir le tableau...) 2. Il y joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et fermer la bouche et à...) son propre rôle.

Il est nommé professeur de l'université Paris Diderot en février 2010.

George Fitzgerald Smoot
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