Chien-Shiung Wu

Chien-Shiung Wu (31 mai 1912 – 16 février 1997) était une physicienne expérimentatrice sino-américaine. Elle montra en 1956 que l' interaction faible — cette force qui régit la désintégration bêta et tous les processus impliquant des neutrinos — fait la différence entre la gauche et la droite.

Cela passait jusque-là pour exclu.

Parcours

Wu naquit près de Shanghai. Son père avait fondé une école pour filles — chose inhabituelle en Chine à cette époque — et encouragea vivement sa formation. En 1936, elle partit pour les États-Unis et soutint en 1940 sa thèse à Berkeley auprès d'Ernest Lawrence.

Pendant la guerre, elle travailla au projet Manhattan sur l'enrichissement de l'uranium. Elle rejoignit ensuite la Columbia University à New York, où elle resta jusqu'à sa retraite. Son domaine était la désintégration bêta, et elle y passa bientôt pour l'expérimentatrice la plus précise de son temps.

L'expérience de Wu

En 1956, les théoriciens Tsung-Dao Lee et Chen Ning Yang présentèrent une réflexion troublante : peut-être la conservation de la parité — l'hypothèse selon laquelle les lois de la nature ont la même apparence dans un monde en miroir — n'était-elle pas du tout valable pour l'interaction faible. Personne ne l'avait vérifié.

Wu se chargea de la vérification. Le dispositif était exigeant : des noyaux de cobalt 60 devaient être orientés dans un champ magnétique et refroidis à quelques centièmes de degré au-dessus du zéro absolu, afin que l'agitation thermique ne détruise pas l'orientation. Elle mena ce travail en commun avec le National Bureau of Standards.

Le résultat fut sans ambiguïté. Les électrons issus de la désintégration partaient de préférence dans une direction — à l'opposé du spin nucléaire. Dans un monde en miroir, c'eût été l'autre. La nature distingue donc la gauche de la droite.

Le travail parut en février 1957. La même année encore, Lee et Yang reçurent le prix Nobel. Wu ne le reçut pas.

Pourquoi cela compte pour les neutrinos

La violation de la parité n'est pas un résultat accessoire, mais la clé de la compréhension du neutrino. Peu après l'expérience de Wu, Maurice Goldhaber montra que les neutrinos possèdent une hélicité fixe : leur spin pointe toujours à l'opposé de la direction de vol.

C'est précisément en cela que le neutrino se distingue de toute autre particule du modèle standard — et c'est précisément pourquoi il resta longtemps ouvert de savoir s'il peut seulement avoir une masse. Cette question ne reçut de réponse qu'avec l'oscillation des neutrinos.

Reconnaissance

Wu reçut de nombreuses distinctions. En 1975, elle devint la première femme présidente de l'American Physical Society ; en 1978, elle reçut, en tant que toute première personne, le prix Wolf de physique.

Le prix Nobel ne vint pas. Lee et Yang ont toujours souligné la contribution de Wu, et dans le milieu spécialisé l'expérience porte son nom jusqu'à aujourd'hui. Un astéroïde et un centre d'études de la Columbia University portent son nom.

Son exemple montre ce dont une expérience est capable : une conjecture que personne ne prenait au sérieux devint en quelques mois une connaissance assurée — parce que quelqu'un avait la patience et la technique nécessaires pour regarder de près.

Termes associés

• Interaction faible — le domaine concerné
• Hélicité — la conséquence pour le neutrino
• Désintégration bêta — son domaine de travail
• Modèle standard

Sources

• C. S. Wu, E. Ambler, R. W. Hayward, D. D. Hoppes, R. P. Hudson : Experimental Test of Parity Conservation in Beta Decay, Physical Review 105, 1413 (1957).
• T. D. Lee, C. N. Yang : Question of Parity Conservation in Weak Interactions, Physical Review 104, 254 (1956).