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Le père des hadrons, le physicien Lev Okun, est mort

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Certains physiciens, comme John Wheeler pour les trous noirs et les trous de ver, sont à l'origine de dénominations qui feront fortune. Spécialiste réputé de la physique des particules, le Russe Lev Okun a ainsi été à l'origine du mot hadron.

Lev Okun (1929-2015) est un physicien russe dont les travaux sur la physique des particules élémentaires sont bien connus. On lui doit le terme de hadron désignant toutes les particules composées de quarks et de gluons, comme les nucléons, les mésons et les hypérons. © SLAC, Cern

Le nom de Lev Okun ne dira probablement rien au grand public, en tout cas européen ou anglo-saxon mais il en est probablement autrement en Russie et dans l'ex-Union soviétique. Et pourtant tout le monde aujourd'hui a entendu parler du Grand Collisionneur de Hadrons, ou Large Hadron Collider, le LHC. C'est en effet ce physicien russe qui, en 1962, a proposé d'appeler hadrons l'ensemble des particules sensibles aux forces nucléaires fortes. Issu du mot grec hadros, qui signifie plus ou moins large et lourd, il s'opposait à la dénomination de lepton, du grec leptos, petit et léger, utilisé pour décrire les électrons et les neutrinos. Ce choix était logique puisqu'un proton ou un neutron sont presque 2.000 fois plus lourds qu'un électron et considérablement plus que les neutrinos. Lev Okun, né en 1929, vient de décéder. Il était contemporain du mythique physicien russe Lev Landau avec lequel il a correspondu au moment de la découverte de la violation de la symétrie P, encore appelée symétrie miroir, ou parité.

Tout avait commencé pendant les années 1950 avec l'hypothèse d'une non-conservation de la parité dans le monde des particules élémentaires suggérée par Richard Feynman lors d'une conférence en 1956. Y assistaient Tsung Dao Lee et Chen Ning Yang, deux jeunes physiciens d'origine chinoise, qui donnèrent quelques mois plus tard une formulation précise de cette violation de cette symétrie, en montrant de plus qu'elle conduisait à des tests précis. En pratique, cette violation impliquait qu'un dispositif expérimental et sa copie symétrique, comme son image dans un miroir (ce qui, par exemple change le sens du courant d'une bobine générant un champ magnétique), donneront des résultats différents dans le cas des forces nucléaires faibles.

Des particules de matière noire dans un univers miroir ?

Landau était initialement très sceptique, trouvant absurde l'idée qu'il puisse exister une violation fondamentale d'une symétrie liée à l'espace, mais Okun finit par le convaincre qu'il fallait y regarder de plus près. Des expériences, comme celle réalisée par la physicienne Chien-Shiung Wu, ont montré la réalité de ces violations de la symétrie P. Cela conduisit Okun et d'autres chercheurs à postuler pendant les années 1960 qu'il existait peut-être un univers de matière en miroir du nôtre, et le côtoyant. Pour maintenir la conservation de la parité, donc la symétrie miroir, il fallait imaginer des copies des forces et des particules de matières connues à l'époque, les forces électromagnétiques et les forces nucléaires, mais ne pouvant interagir avec notre monde que par l'effet de la gravitation. Il devait donc exister des atomes, des molécules et des photons noirs, invisibles pour nous.

De gauche à droite, Rocky Kolb et Michael Turner sont deux célèbres astrophysiciens travaillant aux frontières de la cosmologie et de la physique des particules élémentaires. Leur monographie The Early Universe est un ouvrage de référence. Ils ont étudié l'hypothèse d'un monde mirroir proposée par Lev Okun dans le cadre de la théorie des supercordes.
De gauche à droite, Rocky Kolb et Michael Turner sont deux célèbres astrophysiciens travaillant aux frontières de la cosmologie et de la physique des particules élémentaires. Leur monographie The Early Universe est un ouvrage de référence. Ils ont étudié l'hypothèse d'un monde mirroir proposée par Lev Okun dans le cadre de la théorie des supercordes. © Fermilab

Cette hypothèse de l'existence d'un monde miroir exigée par les symétries des particules élémentaires a ressurgi sous des formes renouvelées pendant les années 1980 et 1990 avec l'essor des théories supersymétriques, en particulier celles des supercordes, et bien sûr les confirmations de la validité des prédictions du modèle standard basées sur les fameuses symétries de jauge et les groupes de Lie. C'est aussi à ce moment que les progrès de la cosmologie et de l'astrophysique ont donné beaucoup plus de poids à l'hypothèse de la présence de la matière noire dans l'univers.

Okun a fait une autre contribution à la cosmologie en découvrant en 1974 avec des collègues que notre univers observable peut peut-être se trouver dans un état métastable du champ de Brout-Englert-Higgs. Il en découlait que des expériences de physique avec des collisions de particules à hautes énergies pourraient peut-être entraîner la fin du Cosmos observable...

Cette autre hypothèse ahurissante est revenue sur le devant de la scène récemment, comme l'expliquait en détail un article de Futura-Sciences. Okun a révélé plus tard qu'il a frémi en réalisant la possibilité de ce danger... avant de se rassurer. Des collisions très énergétiques sont en effet à l'œuvre en si grand nombre et depuis si longtemps dans l'univers, comme en témoignent les rayons cosmiques, que si le risque était réel, le Cosmos n'existerait plus depuis des lustres.

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