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Donald Glaser, l'inventeur de la chambre à bulles, est décédé

Le prix Nobel de physique Donald Glaser vient de nous quitter à l’âge de 86 ans. Son invention de la chambre à bulles avait permis à la physique des particules élémentaires des années 1950 de faire des bonds de géants. Depuis 40 ans, Glaser s’était tourné vers la biologie moléculaire et les neurosciences.

Une image prise dans une chambre à bulles montrant les trajectoires des particules courbées par un champ magnétique. Le sens de la courbure donne le signe de la charge de la particule, et le rayon de courbure mesure la quantité de mouvement. © Cern Une image prise dans une chambre à bulles montrant les trajectoires des particules courbées par un champ magnétique. Le sens de la courbure donne le signe de la charge de la particule, et le rayon de courbure mesure la quantité de mouvement. © Cern

Donald Glaser, l'inventeur de la chambre à bulles, est décédé - 2 Photos

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Donald Glaser avait seulement 25 ans lorsqu'il a conçu la chambre à bulles, alors qu'il était membre du corps professoral de l'université du Michigan. Selon la légende, l'idée lui est venue en observant une bière froide, avec un cortège de bulles remontant vers la surface. Son invention a permis aux physiciens de découvrir un zoo complexe de nouvelles particules pendant les années 1950 et au début des années 1960. Elle vaudra à Glaser l'attribution du prix Nobel de physique 1960 à l'âge de 34 ans.


Une vidéo de présentation de la chambre à bulles et du détecteur qui l'a remplacé pour chasser de nouvelles particules, la chambre à fils. © CNRS images, Cité des sciences et de l'industrie

La chambre à bulles, détecteur de particules de 1950 à 1970

Le principe d'une chambre à bulles est aussi simple que celui de l'œuf de Colomb. Du liquide transparent est porté presque à ébullition dans un cylindre plongé dans un champ magnétique et doté d'un piston. Celui-ci est brutalement relevé juste avant qu'un faisceau de particules ne pénètre dans le cylindre. Le liquide est alors dans un état dit surchauffé : bien que la température soit un peu au-delà de son point d'ébullition, c'est uniquement sur le passage des particules que des bulles de gaz vont se former et croître rapidement.

On peut alors photographier les trajectoires des particules et remonter à certaines des caractéristiques des particules, comme leur charge et leur masse, à l'aide des formules bien connues de la relativité restreinte pour des particules chargées dans un champ magnétique. Les fameux courants neutres produits par le boson de la théorie électrofaible, le Z, furent découverts de cette façon au Cern au début des années 1970, en étudiant les produits de réactions entre particules.

Mais pour progresser encore plus profondément dans le monde des particules élémentaires et des champs quantiques à partir de ces années-là, il a fallu remplacer le détecteur de Glaser par celui de Georges Charpak. C'est ainsi que l'on a pu vraiment découvrir les bosons W et Z.

Le prix Nobel de physique Donald Glaser. Esprit brillant et versatile, ses contributions vont de la physique des particules élémentaires à des modèles mathématiques de la vision dans le cerveau. © UC Berkeley Department of Physics
Le prix Nobel de physique Donald Glaser. Esprit brillant et versatile, ses contributions vont de la physique des particules élémentaires à des modèles mathématiques de la vision dans le cerveau. © UC Berkeley Department of Physics

Glaser, pionnier de la biologie moléculaire

Donald Glaser vient malheureusement de décéder. Il était né en 1926 à Cleveland dans l’Ohio (États-Unis) de parents originaires de la Russie. Il a passé une thèse sur les rayons cosmiques en 1950 au California Institute of Technology, sous la direction du découvreur du positron, Carl Anderson. Mais quelques années après son invention de la chambre à bulles, il s’est installé à l’université de Berkeley, où il a commencé à défricher le tout jeune domaine de la biologie moléculaire au début des années 1960.

De la même façon qu’il avait permis aux physiciens d’automatiser la recherche de nouvelles particules inconnues dans les meules de foin de particules que l’on commençait à produire en accélérateurs, il mit au point des dispositifs permettant d’étudier automatiquement des populations de bactéries et de cellules. Cela va le conduire à cofonder Cetus Corporation en 1971, la première compagnie consacrée aux biotechnologies.

Des biotechnologies aux neurosciences

C’est alors qu’il faisait partie de cette firme que Kary Mullis fit sa découverte de la réaction en chaîne par polymérisation (ou PCR, pour polymerase chain reaction en anglais). C’est une célèbre méthode d'amplification génétique utilisée en biologie moléculaire pour dupliquer en milliards d'exemplaires une séquence d'ADN ou d'ARN connue, à partir d'une faible quantité.

Depuis les années 1980, Glaser avait encore changé de domaine en effectuant des recherches expérimentales et théoriques sur la vision. Tant et si bien que de professeur en biologie moléculaire, il était devenu professeur en neurobiologie. Lorsque l’on voit le développement actuel de l’Human Brain Project, on ne peut s’empêcher de penser qu’une fois de plus, Glaser était en avance sur son temps.


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