Hubert Reeves

La Science d'astronomie, d'astrophysique et d'espace

Cosmologiste mondialement connu et vulgarisateur scientifique

"« La physique moderne nous permet de nous écrier «Vive la liberté!»»"

Reeves regardait par la fenêtre. Les montagnes des Alpes, magnifiques et recouvertes de neige, attirèrent son attention au moment où le train passait un virage en allant de Genève à Berne, en Suisse, en octobre 1970. Sous les montagnes un patchwork automnal d'or et de vermillon encadrait un ruisseau sinueux, et Reeves se demanda brièvement si celui-ci provenait de la fonte des neiges. Soudain il comprit la solution du mystère. Le courant du ruisseau lui rappela un souvenir, une scène issue d'un film sur les montagnes et l'eau froide : La Bataille de l'eau lourde (The Battle for Heavy Water). Ce film du réalisateur français Jean Dréville, qui date de 1947, raconte l'histoire vraie qui se produisit vers la fin de la Deuxième Guerre Mondiale, lorsque les troupes alliées détruisirent une usine d'eau lourde super secrète située dans les montagnes de Norvège. Les Nazis avaient l'intention d'utiliser l'eau lourde pour fabriquer une bombe atomique.

Eau lourde, hydrogène lourd. Une idée naquit soudain dans l'esprit de Reeves.  L'eau lourde est extraite de l'eau ordinaire à des températures extrêmement  basses, et c'est une procédure qui prend longtemps. Et voila ! Reeves venait de comprendre comment expliquer l'énorme divergence dans les récents résultats d'expériences menées sur la nature du vent solaire --  l'énorme flux de particules atomiques expédiées dans l'espace par le soleil en fusion. Il était à ce moment en route pour Berne, afin de discuter de ce problème particulier avec son collègue Johannes Geiss, le physicien suisse qui avait dirigé l'expérience. Reeves attrapa un bloc-notes et, tandis que le magnifique panorama se déployait sous ses yeux, essaya de coucher ses idées sur le papier. D'un côté, les paroles qu'il venait de prononcer lors d'une conférence d'astrophysique nucléaire à l'Observatoire de Genève résonnaient toujours dans son esprit. Mais par ailleurs il avait l'impression d'avoir trouvé une théorie permettant d'expliquer pourquoi Geiss avait trouvé cinq fois moins d'hydrogène lourd dans le vent solaire que dans le vent terrestre. En théorie, le Soleil et la Terre sont issus de la même matière originelle, principalement de l'hydrogène, et c'est pourquoi les scientifiques étaient ennuyés par cette différence au quintuple. Qu'est ce qui pouvait en être la cause ?

L'hydrogène est l'élément le plus simple de l'univers. Un proton est composé d'un noyau autour duquel circule un électron unique, on ne peut plus simple ! Cependant, un autre type d'hydrogène naturel existe, le deutérium ou hydrogène lourd. Cet élément est plus lourd car un noyau de deutérium contient un neutron ainsi qu'un proton. Le Deutérium est rare, mais du point de vue chimique il se comporte comme de l'hydrogène ordinaire et c'est pourquoi sur Terre il existe principalement sous la forme d'eau, comme pour la plupart de l'hydrogène présent sur notre planète. Il y a deux atomes d'hydrogène dans chaque molécule d'eau (H2O). Les molécules d'eau dans les océans de la Terre contiennent environ un atome d'hydrogène lourd pour 2000 atomes d'hydrogène ordinaire.

Cette « eau lourde » est nécessaire dans un certain type de réacteur nucléaire, comme le réacteur canadien CANDU, car elle permet de ralentir les neutrons rapides. Si ces neutrons n'étaient pas contenus, une explosion nucléaire terrifiante pourrait se produire. Les réacteurs à l'eau lourde produisent aussi du plutonium, qui est l'un des  composants majeurs d'une bombe atomique. C'est pourquoi les Nazis avaient besoin d'eau lourde en 1944.

En 1969, après de longues négociations avec la NASA, le physicien suisse Johannes Geiss réussit à convaincre les américains de réaliser pour lui une expérience simple. Sur 5 des 15 voyages réalisés par la fusée Apollo vers la Lune, les astronomes hissèrent des drapeaux formés de feuilles d'aluminium et les laissèrent au-dehors pour des durées variant de 77 minutes sur Apollo 11 jusqu'à 45 heures sur Apollo 16. Chaque feuille d'aluminium fut récupérée, ramenée sur Terre et examinée par Geiss. Avec une atmosphère non existante, Geiss pensait que la Lune serait l'endroit idéal pour « sentir » le vent solaire ;  ses particules s'incrusteraient dans la feuille d'aluminium. 

Quand Geiss examina la feuille il découvrit, entre autres choses, que le vent solaire était composé d'une atome d'hydrogène lourd pour 10000 atomes d'hydrogène ordinaire. Quelle était la cause de ce phénomène ? Si le Soleil et la Terre étaient issus de la même matière originelle, pourquoi trouvait-on cinq fois plus d'hydrogène lourd sur Terre que sur le Soleil ? 

C'était le puzzle que Reeves avait résolu dans le train. Pendant la guerre, en suivant une procédure à peu près identique à celle qui toujours utilisée aujourd'hui, les Nazis séparaient l'eau lourde de l'eau ordinaire en la soumettant à un vide quasi absolu, à des températures approchant du zéro absolu, c'est à dire - 273 ºC degrés, des conditions similaires à celles rencontrées dans l'espace et qui favorisent la formation de l'eau lourde. La théorie cosmologique actuelle pense que le système solaire est né au moment ou une nébula, un nuage de gaz interstellaire géant, s'est condensé sous l'effet de sa propre masse et a formé une étoile chaude en fusion au centre d'un disque de particules et de gaz,  à partir desquels les planètes finissent par se former au bout de plusieurs millions d'années. Reeves effectua le calcul et détermina que la pression et la température du disque solaire près de l'orbite terrestre pourrait favoriser un type de réaction chimique similaire à celle utilisée pour la production du deutérium pour l'industrie nucléaire. Le processus est beaucoup plus lent dans l'espace, mais l'échelle temporelle est exacte - à peu près dix millions d'années -  une durée bien suffisante pour expliquer la différence du simple au quintuple.

Reeves descendit du train et lorsqu'il vit Geiss qui était venu à sa rencontre à la gare, il lui dit : « Tu sais, ton problème avec l'abondance d'hydrogène lourd? Je pense que je l'ai résolu. »

«  Ah, tu as une théorie!  Et bien moi aussi j'en ai une ! » déclara Geiss. Il s'avéra que les deux physiciens étaient parvenus à la même conclusion mais d'une manière légèrement différente. Au bout du compte, le prix Einstein 2001 leur fut accordé pour cette expérience et la théorie d'estimation de la densité de matière ordinaire dans l'espace, qui avait été publiée pour la première fois en 1971. Leurs prédictions ont depuis été confirmées à de nombreuses reprises et les résultats qu'ils avaient obtenus sont toujours extrêmement proches des observations actuelles. 

Reeves aime rappeler aux gens qu'il est possible de faire d'époustouflantes découvertes scientifiques n'importe où et à n'importe quel moment.  « Aller au cinéma peut vous aider à faire de la physique » déclare Reeves.

Le jeune scientifique ...

À l'âge de six ans, Hubert Reeves allait souvent avec sa famille rendre visite au Père Louis Marie, un ami de sa mère.  Le Père Marie était un moine trappiste, qui vivait au monastère d'Oka, au Québec. Naturaliste et généticien, le Père Marie laissait Reeves tourner les pages de son fabuleux herbier, un livre géant comportant des spécimens de plantes séchées. Reeves faisait de longues promenades dans les bois avec le vieux naturaliste, qui apprenait au jeune garçon comment reconnaître les plantes et les fleurs. 

Dans la 10ème classe (vers l’âge de 15,16 ans), le professeur de physique de Reeves emmena toute la classe sur le toit de l'école, afin de fabriquer un télescope permettant d'observer les taches du Soleil.  Ils disposaient d'un support appelé banc optique, permettant de maintenir un alignement précis des lentilles, deux lentilles et une formule mathématique. Grâce à un peu de math et quelques mesures, ils étaient supposés régler les lentilles et pointer l'ensemble vers le Soleil afin de faire apparaître une image sur la plaque de vision --  une feuille de papier blanc.  Après un petit moment de fignolage, un disque lumineux et brillant apparut au centré sur le papier, avec une série de points noirs clairement visibles au milieu de l'image rayonnante.

« Voir les taches du Soleil fut merveilleux pour moi. C'était comme de la magie » raconte Reeves. Il était stupéfait qu'avec quelques calculs et un peu de bricolage il fut possible de révéler l'invisible et il imagina l'émotion qu'avait dut ressentir Galilée lorsqu'en 1610 un système similaire lui permit de voir les lunes de Jupiter pour la première fois. À partir de ce moment, Reeves devint un accro de l'astronomie et de l'astrophysique.

Reeves continua ses études à l'Université de Montréal et à la Cornell University de New York. Il travailla plusieurs années comme professeur à l'Université de Montréal, mais en 1965 il devint chercheur de pointe pour le CNRS (Centre Nationale de la Recherche Scientifique) à Paris, en France. Il est toujours professeur associé à l'Université de Montréal où il enseigne tous les ans. Reeves possède la double nationalité : canadienne et française. Il est président de la Ligue ROC pour la préservation de la faune sauvage, une association française qui se consacre à la protection des animaux sauvages.

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