Serge Haroche

La précision dans les mesures n’est pas qu’une obsession gratuite des chercheurs, une compulsion les conduisant à chercher à ajouter toujours plus de décimales aux quantités qu’ils mesurent. Ce qui motive cette obsession, c’est qu’il y a toujours dans la quête de la précision la possibilité de découvrir quelque chose d’inattendu, et parfois de fondamental.

En physique classique, on peut toujours, en principe, distinguer des atomes d’un même élément, ou des électrons gravitant autour d’un noyau atomique, ne serait-ce qu’en les numérotant de façon arbitraire et en les suivant théoriquement sur leurs trajectoires au cours du temps. En physique quantique cette possibilité, même théorique, disparaît. Il n’y a plus de trajectoires pour les particules, seulement des fonctions d’onde décrivant leurs probabilités de se trouver en différents points

Une lampe de 100 watts lumineux rayonne environ 330 milliards de milliards de photons par seconde !

Le jeune étudiant que j’étais bénéficiait alors de conditions de travail exceptionnelles, bien différentes de celles que doit affronter un chercheur débutant aujourd’hui.

Dès l’âge de 11 ou 12 ans, j’ai été fasciné par le nombre π. Je me souviens de l’écriture de ce nombre dont les décimales formaient une longue spirale sur un des murs du Palais de la Découverte que je visitais assidûment

Pour mener à bien leurs recherches, les scientifiques ont besoin de temps et de confiance. Le temps est nécessaire car la nature ne révèle pas facilement ses secrets. Elle nous conduit souvent vers de fausses pistes et met parfois à l’épreuve notre patience et notre résolution. La confiance, quant à elle, a de multiples visages. C’est d’abord celle que nous devons avoir en nous-mêmes, en notre capacité d’analyser, de comprendre et d’imaginer des approches nouvelles lorsqu’une situation inattendue se présente. C’est aussi le sentiment profond que les phénomènes naturels obéissent à des lois rationnelles, que les modèles du monde que nous construisons forment une toile cohérente que la science tisse jour après jour, découverte après découverte.

La coïncidence, avec neuf ou dix chiffres significatifs, entre les prédictions calculées et les mesures de spectroscopie atomique fait de l’électrodynamique quantique la théorie de loin la plus précise de toute la physique. Feynman a pu dire que si cette théorie pouvait prédire la distance entre Londres et New York, le résultat serait exact à l’épaisseur près d’un cheveu !

De façon générale, le flux d’un champ de vecteurs quelconque à travers un élément infinitésimal d’une surface fermée est un nombre égal au produit de l’aire de cette surface par la projection du vecteur champ sur la normale à la surface orientée vers l’extérieur.

Ce n’est que quand ces perturbations sont éliminées ou compensées que la nature nous permet de voir dans le laboratoire ce que l’intuition aura initialement imaginé. Prévoir toutes les difficultés et trouver les moyens de les éviter demande souvent une imagination et une créativité aussi grandes que celles qui ont au départ conduit à l’idée de l’expérience elle-même

Il est frappant que le magnétisme comme l’optique ont eu à leur naissance des liens étroits avec l’astronomie et la navigation.

Au lieu d’écrire des projets et des rapports, Claude pouvait consacrer tout son temps à la recherche, à l’encadrement des jeunes étudiants et à la rédaction des articles qui rendaient compte de nos résultats. J’ai appris auprès d’un maître, dont l’esprit était totalement investi dans la recherche et dans l’enseignement, ce que je n’aurais sans doute pas reçu d’un directeur de thèse d’aujourd’hui, assailli par les tâches administratives, des charges d’enseignement très lourdes et toutes les contraintes d’un entrepreneur constamment préoccupé par la nécessité d’assurer le financement de son équipe. Et je n’eus aucun mal, en 1967, alors que je n’étais pas encore docteur, à être engagé comme chercheur au CNRS, assurant ainsi ma carrière et pouvant me consacrer l’esprit libre à ce qui me passionnait.

On ne peut jamais insister assez sur l’importance des rencontres et des relations humaines dans la naissance et l’évolution d’une vie de chercheur

Plus d’une fois, des théories mathématiques abstraites, nées de l’imagination de purs mathématiciens, se sont ensuite révélées essentielles pour élaborer des théories physiques puissantes. La théorie des groupes conçue en 1832 par Évariste Galois pour résoudre des équations algébriques est devenue un siècle plus tard un outil fondamental pour rendre compte des symétries auxquelles obéissent les phénomènes, en physique quantique en particulier

Pour découvrir ou inventer, il fallait quelque chose de plus que la rigueur mathématique, que l’habileté à résoudre des équations. Il fallait aussi une intuition allant au-delà, une imagination qui vous permet de rêver ce qui se passe dans un monde non directement accessible aux sens.

Les rotations observées dans la nature ou dans les objets de notre civilisation industrielle couvrent un spectre gigantesque de fréquences. Une rotation galactique, dont la période peut s’étendre sur des milliards d’années, correspond à une fréquence de l’ordre de 10 ^–17 hertz (une fraction de hertz égale à 1 divisé par 100 millions de milliards !). À l’extrême opposé, un électron peut être représenté classiquement comme une particule tournant sur son orbite autour d’un noyau atomique avec une fréquence typique de 10^15 hertz (1 million de milliards de tours par seconde). Entre ces deux limites, on trouve les ordres de grandeur des fréquences de rotations des planètes autour du Soleil (de l’ordre de 3.10 ^–8 hertz pour la Terre) et de leurs rotations diurnes sur elles-mêmes (un jour correspond à 1/86400 hertz). Plus élevées, à peu près à égales distances – lorsqu’on compte en puissances de 10 – entre les fréquences des galaxies et celles des électrons, on trouve celles des aiguilles, roues, rouets, pales d’éoliennes et turbines, bref de tous les objets que notre civilisation a inventés (de 1/3600 hertz pour l’aiguille des minutes d’une montre aux quelques centaines de hertz des turbines et des sirènes