Bertram Neville Brockhouse

Physique générale, particules subatomiques, systeme optique, biophysique, physique théorique

A gagné le prix Nobel en 1994 pour avoir conçu le Spectroscope de neutron de Triple-Axe et pour son utilisation de celui-ci dans ses études de la matière condensée.

"Votre esprit est votre organe de survie le plus valable. Il faut apprendre à accorder votre esprit comme une radio, en filtrant tout bruit et les autres postes, pour se concentrer sur une chose."

Brockhouse a effectué des expériences dans le domaine de la physique des solides comme les métaux et les cristaux. Ce genre de physique est appelé physique des états solides. Il utilise comme outil le spectromètre à neutrons qu'il a développé à Chalk River, et qui lui permet de regarder directement dans la structure cristalline des solides afin de découvrir comment des choses solides comme des roches ou des gemmes sont structurées de l’intérieur et comment elles « tiennent ensemble. »

Imaginez que vous dirigez un faisceau de lumière vers un objet. Votre conception de cet objet est basée sur la lumière qui est réfléchie par celui-ci.

Mais au niveau atomique la longueur d’onde du rayon de lumière est « trop grande ». La longueur d’ondes (ou la « taille ») de la lumière en provenance d’une lampe de poche est d’environ 7,000 Angstroms (un Angstrom possède en gros la largeur d’un atome d’hydrogène, ou 10-10 mètre), tandis que la longueur d’onde d’un faisceau de neutrons n'est que de un à quatre Angstroms. Autrement dit, si vous pouviez utiliser un rayon de « lumière » neutron, vous pourriez voir des détails plusieurs milliers de fois plus petits que ceux qu’on peut voir à la lumière ordinaire. Et au fait, c’est par exemple la longueur d’onde plus courte des rayons X qui leur donne le pouvoir de pénétrer au cœur des choses et de révéler des détails invisibles à la lumière normale.

 

D’après Brockhouse, « la vertu des neutrons, c’est qu’ils nous permettent d’en savoir beaucoup sur un matériau en utilisant un faisceau de neutrons. » Il est possible de calculer la distance entre les atomes et l’angle des liens entre eux, la force et l’énergie de ces liens atomiques, et de nombreuses autres choses encore. » Toutes ces informations sont très utiles et peuvent être utilisées lors du travail avec le métal, les roches, les gemmes et autres matériaux solides. Mais au bout du compte, Brockhouse essayait juste de satisfaire sa curiosité humaine naturelle; il voulait savoir de quoi sont faites les choses et à quoi ressemble l’intérieur d’une roche.

1. Le spectroscope à neutrons à trois axes original (1959). Un spectroscope est un appareil qui mesure l’angle, la longueur d’ondes et l’énergie de la lumière ou d’un autre type de radiation, dans ce cas la radiation des neutrons. Le panneau de 52 interrupteurs rotatifs en haut au centre de l’image pouvait être préréglé pour passer par un balayage énergétique allant jusqu’à 26 points. Une caractéristique du spectromètre de Brockhouse était la façon dont 3 angles pouvaient être modifiés: la direction du faisceau de neutrons, la position du spécimen, et l’angle du détecteur. Ajoutez à ceci la possibilité de varier l’énergie des neutrons qui arrivent et la sensibilité du détecteur et voila: on obtenait une création digne du Prix Nobel. (Photo communiquée par aecl)

2. Cristal « monochromateur ». « Monochromateur » signifie littéralement « colorier d’une seule couleur ». Un cristal d’aluminium spécifique était utilisé pour séparer les neutrons d'une énergie ou d'une couleur particulière. Le fait de connaître la couleur exacte du faisceau entrant peut permettre d’en savoir plus sur l’intérieur du matériau que vous étudiez. Le faisceau était alors dirigé et collimaté (redressé par un passage dans une série de fentes) avant d’être envoyé sur la cible.

3. Spécimen. La position de la cible en métal ou en cristal peut être changée sur deux axes (pivotée vers le côté ou vers le haut par exemple). Le faisceau de neutrons rebondit sur la cible dans différentes directions, ce qui permet de déduire des informations sur la structure atomique du matériau, si les neutrons peuvent être détectés.

4. Détecteur. Le cristal d'analyse, similaire au cristal monochromateur, peut être réglé de façon à ne laisser passer que les neutrons en provenance d’énergies particulières. Ces neutrons vont ensuite, par le cristal d’analyse, vers le détecteur qui les compte. En connaissant l’énergie, la quantité et l’angle des neutrons qui passent dans le spécimen et en mesurant ensuite l’énergie, la quantité et l’angle des neutrons qui en sortent, les physiciens peuvent calculer différentes choses concernant la structure interne du spécimen.


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MYSTèRE

Comme de nombreux physiciens à la retraite, Brockhouse aimait explorer des idées métaphysiques — des concepts comme l’esprit, la moralité, l’éthique et les croyances. Durant les vingt dernières années de sa vie il travaillait sur ce qu’il appelait « Le grand Atlas », un livre comportant une sorte de « règlement » de la nature, incorporant aussi bien des théories physiques que métaphysiques. Brockhouse était un homme religieux, et sa croyance dans la théorie de la physique coexistait avec ses croyances spirituelles. « La science est un acte de foi, » disait-il. « Sans la foi, comment la compréhension de l’existence d’un neutron pourrait-elle aider aux problèmes moraux plus larges de la vie? »

L’exemple que Brockhouse donnait d’un problème moral est celui de la « destinée Kantienne » — c'est-à-dire, l’idée que nous sommes condamnés car même lorsque nous savons que quelque chose est mauvais pour nous, nous le faisons quand même parce que tous les autres le font. On pourrait citer comme exemple la conduite d'une voiture, l'utilisation d'ordinateurs ou regarder la télévision. Brockhouse pensait que de tels problèmes requéraient des solutions métaphysiques, et non pas scientifiques.

Explorer Plus

Fritjof Capra, The Tao of Physics, fourth edition, Shambhala Books, 2000.

Page concernant Brockhouse sur le site Web du prix Nobel.

Le site Web du laboratoire de spectroscopie à neutrons de Budapest en Hongrie.

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