RUBBIA (C.)

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RUBBIA Carlo (1934- )

Carlo Rubbia est né en 1934 à Gorizia, petite ville de l’Italie du Nord située non loin de la frontière slovène. Son père, ingénieur, dirigeait la compagnie locale de téléphone et sa mère était institutrice. Enfant, il se passionne pour tout ce qui est mécanique, électrique ou scientifique. En 1945, les troupes yougoslaves avancent sur Gorizia. Ayant échappé de justesse à un bombardement qui détruisit sa maison, la famille se replie vers Venise puis Udine. C’est à Venise que Carlo Rubbia effectue ses études secondaires. Il entre ensuite en 1953 à l’École normale supérieure de Pise, institution qui joue en Italie un rôle identique à son homologue de Paris. Il écrit dans la préface à sa conférence Nobel que les circonstances difficiles de sa scolarité pendant la guerre avaient laissé de nombreuses lacunes dans ses connaissances de base et que, durant ses premières années à Pise, il dut travailler avec acharnement pour apprendre tout ce qui lui manquait. Pour qui le connaît, il ne fait aucun doute qu’il a travaillé intensément dans ces années décisives de formation: c’est une habitude qu’il a conservée depuis!

Après sa thèse sur les rayons cosmiques sous la direction de Marcello Conversi, il obtient en 1958 une bourse pour poursuivre ses recherches à l’université Columbia à New York. Doté d’un synchrocyclotron, le laboratoire Nevis était à cette époque l’un des centres les plus avancés dans le domaine de l’interaction faible auquel Carlo Rubbia va consacrer l’essentiel de ses recherches pendant les trois décennies suivantes. Après dix-huit mois à Columbia, il revient à Rome où Conversi s’était installé entre-temps. L’équipe prépare une expérience au synchrocyclotron du Cern (Laboratoire européen pour la physique des particules; le nom vient à l’origine de Conseil européen pour la recherche nucléaire). Cette machine était bien supérieure à celle de Nevis, mais surtout Rubbia s’enthousiasme pour l’idée, alors novatrice, de la collaboration entre scientifiques européens. En 1961, il devient physicien permanent du Cern, position qu’il n’a cessé d’occuper depuis lors.

Commence alors une série d’expériences sur les interactions faibles. Mais ce domaine a un besoin vital de plus hautes énergies. En 1973, avec deux physiciens américains David Cline et Alfred Mann, Rubbia propose une importante expérience neutrino auprès du nouvel accélérateur américain de Fermilab doté d’une énergie dix fois supérieure à celle du synchrotron à protons (PS) du Cern. L’année suivante, l’équipe observe pour la première fois la production de di-muons dans les interactions de neutrinos, forte indication de la présence d’un quatrième quark — le charme — qui sera confirmée avec éclat quelques mois plus tard par les équipes du Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) et de Brookhaven.

De 1970 à 1988, il est Higgins Professor of Physics, chaire prestigieuse de l’université Harvard aux États-Unis. Pendant ce temps, il ne renonce pas à son activité expérimentale auprès des accélérateurs du Cern auquel il consacre l’essentiel de son temps. Un semestre sur deux, il traverse donc l’Atlantique chaque semaine pour donner des cours. Cette version transatlantique de ce que les étudiants français avaient jadis baptisé le “turbo prof” lui vaut auprès de ses collègues une réputation d’ubiquité qui visiblement ne lui déplaît pas. Il aime à raconter qu’il a appris la nouvelle de son prix Nobel (décerné en 1984 pour la découverte des bosons intermédiaires W et Z transmetteurs de l’interaction faible) en écoutant la radio dans un taxi qui le menait à l’aéroport de Milan. La façon dont il supporte un tel rythme ne cesse d’étonner. Il faut dire qu’il est doué d’une résistance physique peu commune et qu’il pratique une discipline de travail consistant, dès son arrivée de l’aéroport, à reprendre ses activités, sans souffler un instant, au point exact où il les avait interrompues avant son départ.

Dès le milieu des années 1970, la théorie de Weinberg, Salam et Glashow, qui donne une description unifiée de l’interaction électromagnétique et de l’interaction faible, était devenue la référence des spécialistes. Elle impliquait l’existence d’un triplet de particules de champ comme médiateurs de l’interaction faible et prévoyait pour ces bosons (W+, W et Z0) des masses très élevées, soit environ quatre-vingt-dix fois la masse du proton. Trouver ces particules était un défi considérable pour la physique expérimentale: elles étaient dix fois plus lourdes que celles qui avaient été créées jusqu’alors avec les accélérateurs existants. Inspiré par l’exemple des anneaux de stockage à intersections (ISR), Rubbia (avec deux collègues américains David Cline et Peter Mc Intyre) propose, en 1976, de transformer la machine du laboratoire Fermi en collisionneur proton-antiproton. Cette expérience, refusée par Fermilab, va être accueillie par le Cern, qui accepte en 1978 de transformer le tout nouveau synchrotron à protons (SPS) en collisionneur. L’idée d’effectuer des collisions proton-antiproton était incroyablement hardie sur le plan pratique. En effet, la difficulté majeure était de pouvoir stocker une densité suffisante d’antiprotons. Le procédé mis au point par Simon Van der Meer permit de surmonter cet obstacle technique, ce qui valut à son auteur de partager le prix Nobel de physique avec Rubbia.

La physique auprès des ISR avait montré que, pour tirer le meilleur parti des collisions frontales, il fallait des détecteurs appropriés, capables en particulier d’envelopper complètement le point de collisions. Rubbia fait preuve encore de hardiesse dans la réalisation — en trois ans — du détecteur UA1 qui comprend de nombreuses innovations technologiques. La complexité de la tâche l’amène pour la première fois à concevoir la collaboration UA1 comme une coalition comprenant plus de cent trente physiciens appartenant à une dizaine d’institutions. Un boson chargé au repos se désintègre en donnant un électron et un neutrino, avec des impulsions égales et de directions opposées. Le détecteur montrerait donc comme signature un électron énergique isolé. Quant au neutrino, celui-ci n’interagit pas mais on détecte son “empreinte” par un trou dans le bilan des quantités de mouvements de toutes les particules visibles. Ce procédé de détection des neutrinos par un détecteur “étanche” est une des grandes innovations introduites par UA1. Pendant cinq ans, le programme antiproton (comprenant UA1 puis UA2) va être le programme-phare du Cern avant la mise en service du LEP durant l’été de 1989. Rubbia devient alors directeur général du Cern pour un mandat de cinq ans, qu’il exerce de 1989 à 1993.

Durant cette période, le prestige du Cern atteint son apogée. Rappelons que cette époque est d’une manière générale faste pour l’Europe: l’inauguration solennelle du LEP en novembre 1989, par trois chefs d’État européens dont François Mitterrand, coïncide pratiquement avec la chute du Mur de Berlin. Rubbia va exploiter très vigoureusement cette conjonction d’éléments favorables. Constatant que 50 p. 100 de la communauté mondiale des physiciens des particules travaillent au Cern, il va s’attacher à développer des accords bilatéraux avec les pays non membres. L’organisation s’ouvre en 1991 et 1992 à plusieurs pays européens (Finlande, Pologne, Hongrie, ex-Tchécoslovaquie), tandis que la Russie et Israël deviennent “membres observateurs”.

Soucieux d’assurer l’avenir du laboratoire, il accélère les développements, qui doivent porter l’énergie du LEP à 200 gigaélectronvolts, ouvrant ainsi la voie à la physique des bosons chargés W et, surtout, multiplie les études du LHC (Large Hadron Collider), un collisionneur proton-proton à aimants supraconducteurs situé dans le tunnel du LEP, qui permettra, vers l’an 2000, d’explorer un domaine de masses de particules de l’ordre du téraélectronvolt (dix fois plus élevé qu’au LEP), qui pourrait fournir la clé du problème de l’origine des masses des particules (peut-être due au fameux boson de Higgs). On sait que les Américains ont renoncé au SSC (Superconducting Super Collider), leur projet concurrent, et, à l’heure actuelle, le Conseil du Cern discute de l’autorisation du programme LHC dans un contexte que les difficultés économiques de l’Europe rendent plus problématique.

Le dynamisme qu’il manifeste comme directeur général du Cern n’empêche pas Carlo Rubbia de poursuivre d’autres intérêts scientifiques. Sous sa direction, un groupe de physiciens italiens poursuit la mise au point d’un détecteur de type nouveau, véritable chambre à bulles électronique qui comprendra 15 000 tonnes d’argon liquide. Cette expérience appelée ICARUS (Imaging Cosmic and Rare Underground Signal), qui sera installée dans le tunnel du Gran Sasso, devrait (entre autres) détecter l’instabilité éventuelle du proton avec une sensibilité cent fois supérieure aux dispositifs actuels. Elle pourra en outre détecter un faisceau de neutrinos lancé dans sa direction à partir d’un accélérateur du Cern situé à 730 kilomètres!

Dès septembre 1991, Rubbia comprend que la science russe, naguère enfant chéri du régime soviétique et véritable joyau de la culture mondiale, se trouve en grand danger et ne va pas survivre à sa chute. Persuadé de l’importance de l’enjeu et devant l’indifférence quasi générale, Rubbia en appelle directement au président Mitterrand. Sa lettre reçoit une réponse favorable et — après de longues péripéties — aboutit à la création, en 1993, par l’Union européenne d’une fondation internationale, l’INTAS (International Association for the Promotion of Cooperation with Scientists from the Former Soviet Union), dotée de moyens financiers permettant de soutenir la science des pays de l’ex-Union soviétique en l’associant à celle des autres pays d’Europe.

Carlo Rubbia met dans le même temps son énergie au service du développement technologique de son pays. Il préside à la construction à Trieste d’une installation de rayonnement synchrotron, Elettra, mise en service avec succès en 1993, en même temps que le Centre de recherches sur les simulations et le parallélisme (Centro di ricerche, sriluppo e studi superiore della Sardagna) CRS 4 à Cagliari en Sardaigne. Cette même année, il devient, avec François Gros et Ilya Prigogine, conseiller scientifique du commissaire européen Antonio Ruberti. Ardent partisan de l’Europe scientifique, il propose des mesures pour favoriser une plus grande participation de la communauté scientifique à la définition des programmes de recherche communautaires.

Carlo Rubbia, passionné de longue date par les problèmes globaux, proclame dès les années 1980 la nécessité d’appliquer les technologies issues des recherches modernes (et en particulier les accélérateurs de particules) aux problèmes d’énergie. Il s’intéresse à la fusion nucléaire par confinement inertiel dont il devient un spécialiste écouté. En 1993, il a l’idée d’appliquer les accélérateurs non plus à la fusion, aux perspectives trop lointaines, mais à la fission à l’origine des réactions dans les centrales nucléaires. Il est intéressant de remarquer qu’il s’appuie pour cela sur ses souvenirs du temps où il développait pour UA1 ce que les physiciens des particules appellent un “calorimètre”. Bien que ce dispositif ait été utilisé par des dizaines de physiciens depuis son invention en 1970, Rubbia est le seul à s’aviser, vingt ans plus tard, que la banale “compensation” d’un déficit dans des mesures d’énergies de particules hadroniques à l’aide de plaques d’uranium (qui produisent des neutrons de fission) implique en réalité une amplification importante de l’énergie de la particule incidente, si l’on prend en compte l’énergie considérable des fragments de fission (et non des seuls neutrons) libérés dans la plaque d’uranium. Cette remarque lui permet, en développant une simulation informatique très complète, de proposer un système hybride comprenant un accélérateur produisant des neutrons et un ensemble “surgénérateur sous-critique” comprenant du thorium, au sein duquel se produit et se consume de l’uranium 233 fissile. Le système, qui possède des propriétés de stabilité remarquables, permettrait de réduire les dangers de la filière actuelle et n’engendrerait que des quantités très faibles de déchets actinides à longue vie comme le plutonium. Depuis le début de 1994, Carlo Rubbia se consacre, avec quelques collaborateurs, à explorer les potentialités de cette nouvelle approche de la production d’énergie nucléaire.

Un des aspects frappants de cette affaire, c’est que Rubbia, spécialiste des interactions faibles, puisse ainsi intervenir (et bouleverser les idées couramment admises) dans un domaine tel que celui des réacteurs nucléaires où il pouvait sembler que tout avait été dit depuis plus de quarante ans. La vérité est que notre époque souffre d’un cloisonnement des connaissances.

En fait, Rubbia est beaucoup plus qu’un “spécialiste des interactions faibles”, même si, en effet, la presque totalité de ses travaux porte sur ce domaine frontière. C’est un véritable savant dont la science actuelle ne connaît que peu d’exemples. Par-dessus tout, il a le tempérament d’un chercheur, c’est-à-dire d’un homme dont la passion est de se poser des questions (et de proposer des solutions) remettant totalement en cause les idées reçues. La Sagesse des nations dit: “Il n’y a pas de sot métier, il n’y a que de sottes gens.” Parodiant ce dicton, l’attitude de Carlo Rubbia pourrait se résumer par: “Il n’y a pas de sot problème...”

Encyclopédie Universelle. 2012.

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