Pascal Pralavorio (CNRS-CPPM, Marseille) Le Métier de chercheur Pascal Pralavorio (CNRS-CPPM, Marseille) “ Des chercheurs qui cherchent on en trouve, mais des chercheurs qui trouvent on en cherche.” Charles De Gaulle Pascal Pralavorio

Brève biographie Math Sup/Spe Techno a Nice (Eucalyptus) Note éliminatoire en techno ! Licence (L3) Grenoble Maitrise (M1) Montréal DEA (M2) Strasbourg Thèse Strasbourg Chercheur CNRS Marseille sur l’expérience ATLAS (physique des particules) au CERN Site: http://www.cern.ch/pralavop/ Pascal Pralavorio

Le travail du chercheur «Le savant n'est pas l'homme qui fournit de vraies réponses ; c'est celui qui pose les vraies questions » (C. Levi Strauss) Opposé à ce que l’on apprend à l’école ! Certaines questions n’ont pas réponses: question est mal posée “trop tôt” pour la poser la réponse n’existe pas ! Aucune question scientifique n’est tabou ! Liberté et surprises ! Pour répondre à la question: Méthode basée sur les mathématiques et la confrontation aux résultats expérimentaux Attention: méthode très puissante  s’est répandu a plusieurs domaines mais peut-être dangereux pour résoudre des problèmes non scientifiques (science sociales) Aujourd’hui: Quelques problèmes et leur résolution a travers l’histoire. Pascal Pralavorio

Quelle est la forme de la Terre ? (1) Première réponse connue apparue en Ionie a Milet (-600 av JC) Pascal Pralavorio

Quelle est la forme de la Terre ? (1) Première réponse connue apparue en Ionie a Milet (-600 av JC) Illiade & Odyssee + Mythologie Luttes politiques, échanges d’ idées Babylone, Empire Perse Agriculture Ecriture  alphabet phonetique Egypte Astronomie Pascal Pralavorio

Quelle est la forme de la Terre ? (2) Deux phénomènes spectaculaires: Mais où passe le soleil, les étoiles quand on ne les voit plus ? Tous les objets tombent sur la terre. Mais sur quoi tombe la Terre ? Comment les reconcilier ? Pascal Pralavorio

Quelle est la forme de la Terre ? (3) Anaximandre de Milet : Mais où passe le soleil, les étoiles quand on ne les voit plus ?  Il y a du vide sous la Terre ! Tous les objets tombent sur la terre. Mais sur quoi tombe la Terre ? Elle ne tombe pas car elle n’a aucune direction vers laquelle tomber ! Il n’y a pas de «bas» absolu La Terre flotte et elle a une forme de cylindre (in « Traite du Ciel » d’Aristote) Pascal Pralavorio

Quelle est la forme de la Terre ? (4) Amelioration par Pythagore de Samos (-500 av JC): Le seul volume a n’avoir aucune direction privilegie est la sphere Platon (-400 av JC) confirme grace a la forme des eclipses de lune Aujourd’hui: géoïde de référence qui en résulte a la forme d'un ellipsoïde, légèrement déformé, aplati au niveau des pôles d'environ 0,335 % Pascal Pralavorio

Place de la Terre dans l’univers? (1) Anaximandre Pythagore DO (Diapason) SI LA# LA SOL MI RE# RE DO Pascal Pralavorio

Place de la Terre dans l’univers? (2) Mais la terre est-elle au centre de l’Univers ?  Va-t-on perdre le centre ? CONTRE Le ciel est en mouvement car on voit les astres se lever et se coucher Fort vent d’est devrait se manifester Si on tire une fleche elle doit retomber a l’Ouest Eglise POUR. - Oui mais ca serait pareil si c’etait l’inverse Oui mais si l’air bouge avec la Terre ? Oui mais on est entrainer dans le mouvement de la Terre quand on tire la fleche Bonus: Mouvements etranges des planetes plus facile a expliquer ! Necessite de mesurer ! Pascal Pralavorio

Place de la Terre dans l’univers? (3) Aristarche de Samos Et donc il est 19 fois plus gros que la Lune ! (qui est 2.5 fois plus gros que la Terre)  Le Soleil est plus gros que la Terre ! Il peut etre au Centre ! Alors toute les etoiles du ciel devraient bouger comme le soleil. Pas le cas. Modele rejete ! Pascal Pralavorio

Turning point (2) : Greek World Cosmology Around -300: Aristotle (geocentrism) vs Aristarchus (heliocentrism) … Heliocentrism dismissed because of inexistent stellar parallax (more « natural ») Even if it was simpler to suppose the small earth is moving around the huge fixed Sun. Assume heliocentrism and period (P) and radius (R) of planetary orbits proportional Saturn farthest planet known (PSat= 29 years)  RSat=29 x RE Aristarchus measures RE ~18xEarth-Moon*  RSat=500xEarth-Moon ~ 107 km** Assume Saturn is close to the stellar sphere  Huge stellar parrallax (>360o per year) unseen ! Conclusion: Reject heliocentrism because it was “natural” to assume Saturn close to the stellar sphere. Earth=E, Saturn=Sat, Sun=S * In fact RE=400Earth-Moon km and not 18 ** In fact 1.3 109 km Pascal Pralavorio Higgstorical turning point Sophia-Antipolis (14/03/2014)

Place de la Terre dans l’Univers? (4) 148 al=1.5 1018 m 1727: Experimental proof of heliocentrism (J. Bradley) g-draconis, brightest star in Draco at magnitude (Evolved giant star) Trying to measure the stellar parallax and found 20”  Too big for parallax (expected <1”)  Not possible from nutation/precession  Not possible from atmospheric effect since similar for other stars … and discover that this is due to the aberration of light, i.e. the earth is moving at speed v=30 km.s-1 around the sun Provide also a first “correct” measure of the speed of light !* v/c ≈ 10-4 ≈ 20”  c=3.108 m.s-1 Only slightly modified by relativity ~26000 years ~19 years ~3.10-3 years Source Rest frame Earth Rest frame *First evidence of the finite speed of light by Ole Rømer in 1676 with Jupiter moon Io  v/c= 1.3 10-4 as extracted by C. Huygens Pascal Pralavorio Higgstorical turning point Sophia-Antipolis (14/03/2014)

Quel est l’age de l’Univers ? (1) Calculer l'âge de l’Univers (Exemple) G. Gamow, “1,2,3, infinity’’ 64 disques dorés de diamètres décroissants + 3 pics en diamant Le sage peut bouger un disque a la fois en une seconde (Il est interdit de mettre un gros disque sur un petit disque)  Combien de temps met le sage pour transférer une pile d’un pic à l’autre ? Pascal Pralavorio ~ 1019 s = 600 milliards d’ années

Quel est l’age de l’Univers ? (2) Solution d’une equation. 14 milliards. Big Bang Pascal Pralavorio

Existe-t’il une plus petite distance ? (1) Llemagne. Rayonnement corps noir eEt/h Pascal Pralavorio

Existe-t’il une plus petite distance ? (2) 3 constantes fondamentales 1eV=10-9GeV≈10-19J = 10-19 m2.s-2.kg 3 constantes fondamentales Attraction entre 2 corps massif Newton (1687) : G = 6.7 10-11 m3.s-2.kg-1 Vitesse de la lumière Maxwell (1862) : c = 3 108 m.s-1 Dynamique des quanta Planck (1900) : h = 6.6 10-34 m2.s-1.kg = 4.1 10-24 GeV.s Pascal Pralavorio

Qui transmet la force ? (1) Pascal Pralavorio

Qui transmet la force ? (2) Pascal Pralavorio

Qui transmet la force ? (3) Pascal Pralavorio

Pythagore et l'infiniment petit Antibes, 10 Octobre 2014 D’où vient la masse ? (2) Homme 100 m sur Terre : gravité et la résistance de l’air  10 secondes C’est comme si vous pesiez plus lourd à cause de l’air Terre 100 m autour du Soleil : gravité  3 millisecondes La Terre n’est pas freinée par l’air Particules sans masse 100m dans le vide: rien  0,3 millionième de seconde  Mais le champs de Higgs a de l’énergie, les particules interagissent donc avec lui. Elles ralentissent (un peu) c’est donc comme si elles avaient une masse Pascal Pralavorio Pythagore et l'infiniment petit Antibes, 10 Octobre 2014

Pythagore et l'infiniment petit Antibes, 10 Octobre 2014 D’où vient la masse ? (3) Sans champ de Higgs Avec un champ de Higgs Pascal Pralavorio Pythagore et l'infiniment petit Antibes, 10 Octobre 2014

Aujourd’hui ! ~ 100 milliards d’etre humains nes depuis l’origine de l’humanite En 2000: 6% de tous les etres humains etaient encore en vie 90 % des chercheurs de toute l’histoire de l’Humanite encore en vie !!!! Excellence ! Procedes experimentaux aux quatres coins de la planete (et au dela) Mathematiques ++++ Theories extremement predictives Pascal Pralavorio

Aujourd’hui (2) Un effort expérimental mondial ! Observatoire LaSilla (Désert Atacama, Chili) Expérience ICeCube (Pole Sud) Origine de l’espace-temps ?? Satellite Planck (Point de Lagrange L2) Expérience Katrin (Karlsruhe) Expérience ATLAS auprès du collisionneur LHC (Genève) Discuté ce soir 18:00 a la médiathèque A. Camus d’Antibes Pascal Pralavorio

Aujourd’hui (3) Les trois questions. Tournant historique ! Pascal Pralavorio

SPARES Pascal Pralavorio

A discuter - Anaximandre Pythagore Kepler Newton Lagrange Planck QUELQUES QUESTIONS: MATHEMATIQUE [A] et METHODE EXPERIMENTALE [B] - Quelle est la forme de la terre ? Anaximandre … - Combien vaut la distance Terre-Lune et Terre-Soleil? Aristarque de Samos … [A mais limite] - La terre tourne autour du soleil ou le soleil tourne autour de la terre ? Anciens grecs, Bradley. Certaines questions necessitent des millenaires pour etre resolu. - Depuis quand la terre existe ? Reponse Indien puis reponse aujourd’hui. Quelle est la masse de la terre ? Quelle est le rayon de la Terre Quell est le rayon de l’univers ? Quelle est la plus petite distance ? D’ou vient la masse ? Le CERN: mise en commun des hommes, des technologies et des idees Age de la Terre et de l’Univers ? Le paradoxe de Fermi - Refraction de la lumiere : principe de moindre action ! Tres profond pour comprendre la physique dans tous ses etats. 8- Action a distance: un grand probleme du temps de Newton. Messager necessite la physique des particules !!! - Anaximandre Pythagore Kepler Newton Lagrange Planck Einstein Lemaitre Aujourd’hui Contexte historique: Science en ce temps la Mathematiques Question Autres apports Pascal Pralavorio

Quelle est la forme de la Terre ? (3) Decouvre que la Terre “flotte” : 1- Explique que le Soleil disparaisse de l’horizon et reapparaisse ! Note: Etant au centre n’a pas de direction preferentielle pour tomber Anaximandre (Millet, -VI av. JC) C. Rovelli Pascal Pralavorio

Quelle est la forme de la Terre ? (2) Niveau Mathematiques ~ CE2 Niveau Literaire ~ Bac Nombre de chercheur: ~10 ? On observe deux phenomenes spectaculaires : Mais ou passe le soleil, les etoiles quand on ne les voit plus ? Pascal Pralavorio

Quelle est la forme de la Terre ? (3) Quels autres phenomenes spectaculaires observe-t’on a l’oeil nu ? 1- Le mouvement de la lune, du Soleil, des Etoiles, de l’Eau. Periodique ~ horloge naturelle !!! 2- les objets tombent Y a t’il un lien entre tous ses evenements ? Pascal Pralavorio

Science grecque et Antibes Pascal Pralavorio

Pascal Pralavorio

Science grecque (3) Atomes et vide: “Rien ne vient du néant, et rien, après avoir été détruit, n’y retourne. » Abdere (Ve-Ive siecle) Democrite (Leucippe) : le philosophe rieur Oppose a la theorie d’Aristote (IV siecle) (air/feu/eau/terre) qui va dominer le monde pendant 2000 ans !! Pascal Pralavorio

Recherche dans l’infiniment petit Parallele avec la physique actuelle: Qu’est-ce qu’il y a encore deux grain de sable  Rien  En fait de l’air (je sens quelquechose quand je respire). Quel est le role de l’air ? Qu’est-ce quil y a entre deux particules  Rien, Vide  Quel est le role du vide ? Pascal Pralavorio

SUSY Parallele avec la physique actuelle: Expliquer pourquoi la terre tourne autour d’elle meme (SPIN, internal dimension) infiniment petit (on peut le negliger vue du soleil) Expliquer pourquoi la terre tourne autour du soleil (4D) infiniment grand Pascal Pralavorio

Matiere Noire V(Terre)=30km/s D(Soleil-Centre Galaxie)=8 kpc~2.5x1020m Pascal Pralavorio

Neutrino Pascal Pralavorio

Proton LifeTime Pascal Pralavorio

Deduire les lois de la physique Lagrangien + principe de moindre action  description de la dynamique Lagrangien + invariance (symetries)  deduction des lois de conservations si invariance globale et des interactions (charge, courant) si invariance locale Pascal Pralavorio

Pascal Pralavorio

Lessons from XXth century (adapted from J. Ellis) General Framework (2) Lessons from XXth century (adapted from J. Ellis) Experimental discovery 1928 (Dirac) 1932 (Anderson) 1920 (Rutherford) 1932 (Chadwick) 1930 (Pauli) 1956 (Cowan-Reines) 1937 (Yukawa) 1947 (Powell-Lattes-Occhiliani) 1940’s 1962 (Steinberger-Lederman-Schwartz) 1962 (GellMann, Ne’emantz) 1964 (BNL) 1964 (Gell-Mann, Zweig) 1968 (SLAC) 1970 (Glashow, Iiopoulos, Maiani) 1974 (Ting@BNL) 1973 (Kobayashi, Maskawa) 1978 (Lederman@Fermilab) 1962 (Gell-Mann) 1978 (DESY) 1968 (Salam, Glashow, Weinberg) 1983 (Rubbia@CERN) 1964 (Brout, Englert, Higgs) 2012 (CERN) Pascal Pralavorio

General Framework (2) Pascal Pralavorio

General Framework (2) Pascal Pralavorio

General Framework (2) Pascal Pralavorio

General Framework (2) Pascal Pralavorio