Antoine Letessier Selvon
(CNRS Editions, 2025, 128 p. 15€)
Voici un livre peu commun dans le monde de la vulgarisation scientifique. Antoine Letessier Selvon, physicien, chercheur au CNRS, mène deux récits en parallèle. L’un est l’histoire de l’Univers vécue par deux particules, un proton et un électron, qu’il nomme Marcel et Lulu. L’autre est l’histoire de Clara, jeune chercheuse (fictive) étudiant la matière noire. Deux histoires entrelacées : Marcel et Lulu dans les chapitres impairs ; Clara, dans les chapitres pairs. Avec une convergence à la fin.
Marcel et Lulu naissent deux secondes après le Big Bang, il y a 14 milliards d’années, dans le bouillon cosmique initial avec une myriade d’autres particules. Immédiatement, matière et antimatière s’annihilent. Seule subsiste un milliardième de la matière initiale ! Marcel et Lulu sont donc des miraculés et maintenant quasiment immortels. Après trois minutes, certains protons et neutrons forment déjà les premiers noyaux d’atomes, notamment d’hélium. Les électrons, deux mille fois plus légers, sont paralysés par l’agitation frénétique des photons, «gorgés d’énergie». Marcel et Lulu doivent donc attendre un peu pour se lier. Une attente de 380 000 ans ! A ce moment, les photons ont perdu de leur énergie, en raison de l’expansion de l’Univers. Lulu et Marcel s’unissent en un atome d’hydrogène. De leur côté, les photons peuvent désormais circuler librement, et la lumière apparaît ! Ce rayonnement fossile est encore observable aujourd’hui sous forme d’ondes radio. Depuis sa découverte en 1965, il est étudié pour comprendre la structuration de l’Univers.
Marcel et Lulu dérivent «paisiblement» pendant 100 millions d’années. Ils assistent à la naissance d’une des premières étoiles. La matière se concentre sous l’effet de la gravitation. Les atomes se rapprochent doucement en tournant. L’auteur évoque des «caresses» ! Alors, «millions d’années après millions d’années, la danse se resserre». La matière devient plus chaude et plus dense. Les protons s’accolent par paires et forment des noyaux d’hélium. Cette fusion nucléaire produit une énorme énergie. L’étoile est allumée et brûle son hydrogène. En fin de vie, après 100 millions d’années, elle produira de nouveaux éléments : carbone, azote, oxygène. Ces cendres nourriront la formation des étoiles de deuxième génération, qui sont plus petites, brûlent moins vite, durent beaucoup plus longtemps (milliards d’années) et se regroupent en galaxies grâce à la matière noire. Tout comme les étoiles de la troisième génération, dont fait partie notre Soleil.
Marcel et Lulu sont maintenant dans un nuage de matière dans la Voie lactée, notre galaxie, à 25 000 années-lumière de son centre. L’explosion d’une étoile lointaine produit une onde de choc. Le nuage devient disque tournant et donne naissance à notre Soleil et ses huit planètes. Marcel et Lulu sont sur la troisième planète, la Terre. Ils se combinent avec deux autres atomes (hydrogène et oxygène) pour former une molécule d’eau. Ils seront tour à tour nuage, pluie, océan, neige.
Clara apporte un peu d’humanité dans cette histoire de grands espaces sidéraux. Adolescente, elle s’éveille aux sciences grâce à un professeur qui lui fait calculer l’âge de l’Univers. Sa thèse de doctorat porte sur la matière noire. Une matière hypothétique, invisible, que l’on a dû inventer pour rendre compte du comportement des étoiles dans les galaxies. On ne l’a jamais observée mais les preuves indirectes de son existence s’accumulent. Elle représente 80% de toute la matière de l’Univers.
Clara participe maintenant à une expérience sous le tunnel de Fréjus visant à l’observer en direct (expérience réelle en cours sous le nom de Damic-M, soit Dark Matter in CCD – Modane). «C’est quand même étrange d’étudier le cosmos dans une cave !», se dit Clara. Mais il faut éliminer tout rayonnement parasite, et la montagne bloque les rayons cosmiques. Des blindages de plomb font écran à la radioactivité. On utilise du plomb dit archéologique provenant d’une épave romaine et ayant épuisé sa propre radioactivité.
On suit Clara dans sa passion pour tout comprendre dans le montage expérimental de haute technicité et la préparation du traitement statistique des mesures, mais aussi dans sa vie quotidienne, ses réunions en vidéo avec des collègues disséminés dans le monde, ses réflexions sur l’expérience en cours, ses démarches pour la suite de son contrat postdoctoral.
Ce livre original évoque avec pédagogie et en termes courants les grandes phases de l’histoire de l’Univers, les particules et leurs interactions, la relativité générale d’Einstein qui lie matière, énergie et géométrie de l’espace, l’expansion de l’Univers, la matière noire. La plongée dans le quotidien d’une chercheuse est très instructive et s’avère un des atouts de l’ouvrage.
La lecture du livre est généralement plaisante grâce au ton décalé et à l’humour de l’auteur.
Et la rencontre de Marcel et Lulu avec Clara, que le lecteur découvrira, est originale et poétique !