E = mc² ?

dimanche 29 avril 2012
par  Jacques

N°80- E=mc² ? - J.L.Bobin
Le Pommier - Les petites pommes du savoir - 09/10 - 60 pages - Tout lecteur

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RÉSUMÉ : Drôle d’histoire et fabuleux destin de cette relation illustrant l’équivalence entre masse et énergie par le biais d’une vitesse limite.

MOTS CLÉ : conservation, équivalence, vitesse limite, énergie.

L’AUTEUR : Jean Louis BOBIN est physicien à l’université P & M.Curie.

C’est à Helmholtz (1847) que nous devons le concept d’une entité qui a le mérite de se conserver et que nous nommons énergie. La confiance en ce principe de conservation permit des avancées fructueuses, telle l’émergence d’antiparticules de l’équation quantique-relativiste de l’électron (Dirac-1927).

La relation E=M.C² apparaît dès 1900 avec Poincaré qui « associe une masse à l’énergie d’un champ » pour que la conservation de la quantité de mouvement d’un ensemble de charges en mouvement soit respectée. Mais ce résultat sous entend qu’une masse pourrait se déplacer à la vitesse limite c. Avec Einstein, son principe de relativité généralisé à toute la physique et son invariance de la vitesse de la lumière comprise comme vitesse limite de l’espace-temps, la « masse est éliminée en tant que concept autonome », puisqu’elle se trouve dépendre de la vitesse. Désormais on parlera de masse pour une particule au repos (mo) et d’inertie pour un objet en mouvement (m=γ.mo), même si la part de masse au repos et d’inertie reste difficile à déterminer dans le cas des nucléons par exemple. Ces gains ou pertes d’inertie sont difficilement mesurables au niveau des électrons (eV), mais pas à celui des noyaux d’atomes (MeV) puisqu’ils sont la base même de la physique nucléaire et de la production d’énergie qui en résulte. Mais l’origine de la masse demeure à ce jour liée à l’hypothétique champ de Higgs dont le boson pourrait être le messager au rendez-vous de 2008 au L.H.C en cours de finition.

Le petit livre n’évoque pas trop le rôle joué par c dans cette équivalence. S’il s’agit bien de la vitesse de la lumière intervenant dans les phénomènes électromagnétiques on reste en droit de s’interroger sur le rôle qu’elle joue dans les réactions nucléaires par exemple, où seules les interactions forte et faible interviennent dans la compréhension que nous en avons à ce jour. Son analyse dimensionnelle fait ressortir le rapport qu’elle établit entre l’espace et le temps comme le fait une vitesse en m/s. Ne vaudrait-il pas mieux lui donner le statut de « constante d’Einstein » identifiable à une vitesse limite infranchissable (qui pourrait ne pas être celle de la lumière ?) puisque l’inertie tend alors vers l’infini. Et de conclure avec Jean Marc Levy-Leblond que pour éviter de sérieux malentendus « il ne faut pas attribuer à cet agent physique particulier qu’est la lumière un rôle dans une situation physique beaucoup plus générale, l’équivalence universelle entre masse et énergie, où elle n’a rien à faire » ? Il nous revient de rester vigilants devant ces équations qui contiennent plus que ce qu’on leur fait dire, pour n’avoir pas su interpréter certaines discontinuités conceptuelles qu’elles apportent à notre compréhension du monde. Bien utile en tout cas en cosmologie, elle permet de répondre à Leibniz pourquoi il reste à ce jour quelque chose plutôt que rien.

Jacques Cazenove



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