Faire dialoguer les deux infinis. Rencontre avec Guy Wormser

Suite de notre série sur les Labex. Aujourd’hui, le P2IO qui a vocation à renforcer le dialogue entre l’infiniment petit et l’infiniment grand, à travers des plateformes technologiques et des recherches communes entre spécialistes de l’astrophysique et de la physique des particules. Sans exclure des retombées concrètes pour le commun des mortels.

- La vocation de votre Labex est de faire dialoguer les deux infinis. Comment ce dialogue s’est-il noué ?

Bien avant la constitution du Labex, il y a une vingtaine d’années. Il découle d’une double constatation. D’une part, la genèse de notre univers et son évolution se révèlent être gouvernées par les lois fondamentales régissant l’infiniment petit. Autrement dit, si on veut comprendre comment l’univers s’est créé puis a évolué, il faut connaître sa composition en termes de particules élémentaires et les lois qui régissent ces particules. D’autre part, l’univers est le théâtre de phénomènes violents, comme l’explosion d’étoiles, le choc de galaxies. Il se comporte en somme comme un gigantesque accélérateur, autrement plus puissant que ceux qu’on conçoit. En observant les phénomènes issus de ces explosions – les rayons cosmiques, les ondes gravitationnelles ou encore les neutrinos, etc. – on apprend aussi beaucoup sur cet infiniment petit. C’est cette double constatation qui a amené à parler, depuis les années 80-90, de physique des deux infinis.

- Comment a pu se faire justement cette double constatation au sein de la communauté scientifique ?

Le lien entre les communautés de chercheurs travaillant sur l’un ou l’autre des infinis, les expérimentateurs en physique des particules, d’une part, des observateurs de l’univers, d’autre part, s’est d’abord fait par le truchement de théoriciens, qui prenaient les informations des deux côtés en en déduisant des hypothèses nouvelles qui n’ont pas manqué de retenir l’attention des physiciens des particules comme des astrophysiciens.

Du Slac au Lal

Physicien des particules, Guy Wormser est arrivé sur le campus d’Orsay en 1977, comme jeune étudiant. Il y est resté depuis, presque sans discontinuité : à la fin des années 80, deux ans durant, il rejoint le Centre de l’accélérateur linéaire de Stanford (Slac), un des plus réputés au monde dans ce domaine. De 1979 à 1994, il travaille au Centre européen pour la recherche nucléaire (Cern). En 1999, le chercheur commence à assumer des responsabilités managériales : pendant 4 ans, il est directeur adjoint de l’Institut National de Physique des Particules et de physique Nucléaire (INP3) - à l’époque, un département au sein du CNRS. Puis, en 2005, il devient le directeur du Laboratoire de l’accélérateur linéaire (Lal), un des principaux partenaires du Labex dont il assure la coordination depuis sa création, en 2010.

Dans les années 80, des physiciens des particules ont commencé à participer à des expériences d’astrophysique ou à faire des observations de l’univers. Il s’agissait alors d’échanges informels. Le campus d’Orsay y a contribué, à travers le programme du satellite Planck, un des plus grands succès de l’Europe spatiale. Pour mémoire, ce satellite, lancé en 2009, a vocation à observer le rayonnement cosmique, autrement dit le résidu du Big bang, qui porte l’empreinte de la création de l’univers et qui permet à la fois de comprendre sa géométrie et son évolution, mais aussi de recueillir des informations sur les particules élémentaires comme, par exemple, la masse des neutrinos. Ce programme satellitaire a été porté, au plan scientifique par l’Institut d’astrophysique spatiale avec le concours du Lal et de chercheurs du CEA. Il y a encore trente ans, il était inimaginable qu’un laboratoire de physique des particules participe ainsi à la conception d’un satellite !

- La vocation du P2IO est donc d’approfondir ce dialogue…

Oui. Ce dialogue est encore récent. Comme je l’ai dit, il s’est noué, il y a un peu plus de 20 ans : ce qui peut paraître ancien de prime abord. Ca ne l’est pas à l’échelle du temps de la recherche en physique des particules ou de l’astrophysique.

- Ce Labex découle lui-même d’un partenariat ancien…

En effet, P2I0 est l’un des quatre Labex issus du partenariat qui avait été noué entre des laboratoires de physique des particules, de physique nucléaire et d’astrophysique, déjà concernés par cette problématique des deux infinis, dans le cadre d’un groupement d’intérêt scientifique (GIS), créé en 2006. Ce GIS, dont j’ai été le dernier directeur, couvrait l’ensemble des entités de recherche de la région parisienne et était donc moins structuré. Le P2IO qui en est donc en somme un rejeton, regroupe, lui, les partenaires locaux que sont l’Ecole Polytechnique, l’université Paris Sud et les laboratoires du CNRS et du CEA, installés dans la vallée ou le plateau.

- Comment envisagez-vous de favoriser ce dialogue ?

A travers plusieurs actions que nous avons résumées en trois mots clés : explorer, transformer et structurer :

- explorer : le Labex vise à soutenir les concepts nouveaux en se positionnant en amont de la recherche ; à cette fin, il aide les projets à travers un soutien matériel ou le recrutement de doctorants/post-doctorants.

- transformer : il s’agit d’accompagner la mise en commun des ressources des différents laboratoires. P2IO en compte une douzaine, tous conçus il y a plus de 30 ans (55 ans dans le cas du Lal !), comme des entités autonomes. Tous disposent de leur propre équipe de recherche, de leur personnel administratif, de leurs techniciens… Chacun d’eux a, par exemple, son propre atelier de mécanique. L’ambition de P2IO est de créer des plateformes transversales pour renforcer en quelque sorte notre force de frappe. Concrètement, dans cet exemple, il s’agit de créer un atelier de mécanique de niveau mondial, de même que des équipes de physique des particules et de physique nucléaire suffisamment étoffées pour être visibles au plan international.

P2IO mobilise 2 000 personnes, soit pratiquement autant que le Cern (à peu près 2 500), mais l’éparpillement actuel des effectifs empêche d’en prendre conscience. En regroupant nos forces, nous pourrions apparaître comme le 2e centre au monde dans la physique subatomique.

 - Venons-en à la 3e action, structurer…

Il s’agit de faire de P2IO un point de contact pour toutes les collaborations avec l’extérieur. Actuellement, chaque laboratoire entretient ses propres contacts avec l’université, le CNRS, des partenaires industriels, et répond de son côté à des appels d’offre de la région, de l’Europe… Par structurer, on vise donc une démarche commune. En guise d’illustration, nous venons de répondre ensemble à un appel d’offre Sésame, de la Région Ile-de-France (visant le développement de capteurs silicium de dernière génération).

- Comment fait-on vivre ce partenariat sur un territoire comme le Plateau de Saclay ?

Ce partenariat recouvre deux aspects : des actions communes, d’une part, des plateformes technologiques, d’autre part. Les actions communes débordent largement les limites du territoire. Dans nos disciplines, nous avons l’habitude de travailler sur des équipements implantés à des centaines voire des milliers de km de là : au Cern, dans d’autres laboratoires, comme le Slac, sans oublier les satellites… Cependant, c’est ici à Orsay et sur le Plateau que nous concevons les instruments nécessaires à nos expériences et que nous développons la R&D pour la conception des détecteurs et des accélérateurs dont nous avons besoin. C’est la finalité des plateformes technologiques communes.

- Où en êtes-vous après plus d’un an d’existence ?

Le P2IO fonctionne à plein régime ! Les fonds, éligibles depuis avril 2011, ont d’ores et déjà été engagés. Outre le recrutement de 5 post-doctorants, nous avons lancé une série de programmes de R&D innovants, dotés chacun de 50 à 100 000 euros. Précisons que le Labex dispose de 1,4 million par an, pour un budget total des laboratoires partenaires de 140 millions d’euros. Aussi modeste soit-elle, les ressources du Labex nous permettent de soutenir l’émergence d’idées nouvelles, de façon réactive, en jouant sur un effet de levier pour leur financement.

- Quelles retombées attendre de ce dialogue entre les physiques des deux infinis pour la vie quotidienne ?

Il convient de distinguer les retombées scientifiques dont l’impact sur la vie quotidienne est imprédictible, de celles qui découlent des technologies que nous mettons au point pour les besoins de nos expériences – accélérateurs, détecteurs, centres de calcul. En matière de découvertes scientifiques, on peut escompter des avancées autour du Boson de Higgs, notre obsession du moment, ou dans la mesure de l’expansion de l’univers. Ce seraient autant de succès pour nous autres chercheurs, mais sans retombées sur la vie des gens à court terme.

J’ai bien dit à court terme, car nous le savons maintenant : des avancées en recherche fondamentale peuvent à terme avoir des retombées pratiques importantes. Voyez les recherches autour de la gravitation universelle ou de la relativité générale dont on était loin d’imaginer l’impact sur notre vie quotidienne, un ou deux siècles plus tard.

Voilà pour les retombées scientifiques. Quant aux retombées découlant des technologies on pourrait en énumérer à l’infini. Prenez les accélérateurs : ils ont été conçus à l’origine pour faire des expériences de physique. Aujourd’hui, seuls environ 1% de ceux que l’on construit dans le monde sont destinés à la recherche ; ils sont utilisés pour stériliser nos aliments, pour soigner les gens… Autre exemple : le GPS, qui n’aurait pu connaître le degré de précision qu’on leur connaît maintenant, sans l’apport de la théorie de la relativité générale. Est-il besoin de rappeler que le Web lui-même est né au Cern en réponse aux besoins spécifiques de chercheurs, avant d’envahir la planète ?

- Le fait que le Plateau de Saclay abrite aussi des entreprises de technologie à haute valeur ajoutée, cela vous offre-t-il des opportunités pour accélérer la transition vers des applications ?

Indéniablement. En plus de nos thématiques scientifiques ou technologiques, nous avons définis deux axes de partenariat : l’un relatif à l’énergie, l’autre à la santé. Par énergie, nous entendons ici l’énergie nucléaire avec l’idée de réfléchir à la manière d’en éviter les inconvénients (le traitement des déchets), tout en en conservant les atouts (l’absence de rejets en CO2). Nous sommes en contact avec des industriels, étant entendu que nous nous situons très en amont de la réflexion.

Concernant la santé, nous travaillons sur l’imagerie et la thérapie à base de traitement à partir de sources de particules. Parmi les retombées directes : une caméra miniature en cours de développement à partir de technologies miniaturisées que nous utilisons dans nos expériences. Bientôt commercialisée, elle permettra de suivre le bon déroulement d’une opération chirurgicale.

- Comment le chercheur que vous êtes parvient à parcourir un aussi large spectre d’applications ?

C’est une de nos difficultés ! En tant que chercheurs, nous devinons assez bien les domaines d’application possible pour les technologies que nous développons. Seulement, les industriels auxquels on présente ces technologies ont des exigences en termes d’ergonomie auxquelles nous ne sommes pas toujours en mesure de répondre. La tentation est grande de baisser les bras. A l’évidence il nous manque le chaînon à même de faire la transition du concept de laboratoire à l’application. Entre l’équipement que le chercheur doit pouvoir exploiter dans toutes ses composantes et une technologie exploitable par un client final, il nous faut pouvoir concevoir un prototype industriel. Pour combler ce vide, le Labex peut contribuer au financement du recrutement de personnes qui auront précisément pour rôle de valoriser nos technologies en définissant les applications exploitables par les industriels et les conditions de leur mise aux normes.

- Un tel dialogue entre des physiciens des particules élémentaires et des industriels n’était-il pas improbable il y a encore quelques années ?

Un dialogue a toujours existé, mais c’était plutôt un dialogue de sourds ! Chacun ayant tendance à envisager l’autre comme une vache à lait. Les chercheurs abordaient les industriels en présentant leur technologie comme la 8e merveille du monde, que ces industriels n’avaient plus qu’à traduire en réalité commerciale. Les industriels nous sollicitaient, eux, avec l’idée de nous confier la conception et fabrication des technologies dont ils avaient besoin… Noué plus en amont, le dialogue est aujourd’hui plus productif.

Pour plus d’information sur le Labex P2IO, consulter le site de la Fondation de Coopération Scientifique, Campus Paris Saclay.

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