Arno Penzias est décédé le 22 janvier 2024 à San Francisco. Il avait 90 ans. Son décès clôt un chapitre sur l’un des accidents scientifiques les plus importants de l’histoire. Pendant des décennies, il était connu non pas pour une expérience planifiée, mais pour avoir découvert la vérité sur la naissance de l’univers en essayant de régler une antenne radio.
Il a partagé la moitié du prix Nobel de physique 1978 avec Robert Woodrow Wilson. Le prix était pour la détection de faibles rayonnements électromagnétiques partout dans le cosmos. C’était l’arme fumante du Big Bang. L’autre moitié est allée à Piotr Kapitsa pour un travail sans rapport. Penzias n’a jamais prétendu qu’il cherchait à prouver l’évolution cosmique. Il voulait juste des signaux radio clairs.
De Munich au Holmdel Horn
Né à Munich le 26 avril 1933, Penzias a grandi dans l’ombre de la Seconde Guerre mondiale. Sa famille a fui l’Allemagne. Ils se sont retrouvés à New York. L’éducation est devenue son point d’ancrage. Il a fréquenté le City College de New York. Puis il a déménagé à l’Université de Columbia. Il y obtient son doctorat en 1962.
Après avoir terminé ses études, il rejoint les Laboratoires Bell à Holmdel, New Jersey. Le laboratoire était un moteur d’innovation. Penzias a travaillé avec Robert Wilson. Leur travail était simple. Ils surveillaient les émissions radio d’un anneau de gaz entourant la Voie lactée. Ils recherchaient un bruit céleste spécifique.
Ils ont trouvé autre chose. Le signal était persistant. Cela venait de toutes les directions. Cela ne s’est pas estompé. C’était uniforme.
Le mystère des 3,5 Kelvin
L’équipe utilisait une grande antenne cornet. Il était suffisamment sensible pour capter le rayonnement micro-ondes. Mais les lectures étaient tenaces. Le bruit de fond était plus élevé que prévu. Pendant un an, ils ont dépanné. Ils ont vérifié les interférences urbaines. Ils cherchaient des crottes de pigeon sur l’antenne. Oui, des pigeons y nichaient. Ils ont nettoyé l’antenne. Ils ont enlevé les pigeons.
Le bruit est resté.
Il faisait environ 3 Kelvin. Ou plutôt 3,5 Kelvin à l’époque. La plupart des scientifiques s’attendaient à ce que le bruit de fond soit proche du zéro absolu. Cette énergie thermique résiduelle suggérait quelque chose d’énorme. Cela suggérait que l’univers était rempli de chaleur résiduelle.
Penzias et Wilson ont publié leurs découvertes en 1965. Ils ne savaient pas de quoi il s’agissait. Ils pensaient qu’il s’agissait peut-être d’une pollution provenant de galaxies voisines. Ils avaient tort. D’autres physiciens, dont Robert Dicke de Princeton, ont fait le lien. Le rayonnement était la rémanence du Big Bang. C’était le vestige refroidissant de l’explosion primordiale d’il y a des milliards d’années.
Pourquoi cette découverte est importante aujourd’hui
La détection de ce fond diffus cosmologique a changé la cosmologie. Avant cela, le Big Bang n’était qu’une théorie. La théorie de l’état stable était encore populaire parmi certains universitaires. Cette théorie suggérait que l’univers avait toujours existé et créait constamment de la matière.
Le rayonnement uniforme a tué cette idée. Cela a fourni la preuve concrète que l’univers avait un commencement. Le début a été chaud et dense. Depuis, il s’est dilaté et s’est refroidi. Il s’agit du rayonnement de fond cosmique micro-ondes qui définit notre compréhension moderne de l’univers primitif.
Sans les lectures persistantes des antennes de Penzias et Wilson, ces preuves auraient pu être retardées de plusieurs décennies. L’univers
