John Bahcall

John Norris Bahcall (30 décembre 1934 – 17 août 2005) était un astrophysicien américain. Il calcula combien de neutrinos le Soleil émet — et il s'en tint à ce calcul alors que, trois décennies durant, l'expérience semblait dire autre chose.

Il eut finalement raison. Le Soleil avait été correctement calculé ; les neutrinos s'étaient transformés en chemin.

Le modèle solaire standard

Bahcall travailla à partir de 1971 à l'Institute for Advanced Study de Princeton. L'œuvre de sa vie est le modèle solaire standard : un calcul qui déduit, à partir de la masse, de la composition et de l'âge du Soleil, quelles réactions nucléaires se déroulent en son intérieur et combien de neutrinos elles libèrent ce faisant.

Ce n'est pas une mince affaire. Il y va des taux de réaction, des opacités, des abondances des éléments et de la structure d'une étoile sur des milliards d'années. Bahcall ne cessa d'améliorer ce modèle pendant quarante ans et indiqua toujours à quel point ses chiffres étaient précis.

La collaboration avec Raymond Davis

Au début des années 1960, Bahcall calcula combien d'atomes d'argon absorberait une cuve de perchloréthylène si on la plaçait profondément sous terre. Ce chiffre donna à Raymond Davis la base de l'expérience Homestake.

Les deux hommes formaient un attelage inhabituel : Bahcall le théoricien, qui disait combien il fallait en attendre, Davis le chimiste, qui allait voir. Leur collaboration dura plus de trente ans.

Le problème des neutrinos solaires

Lorsque Davis présenta des résultats à partir de 1968, il ne trouva qu'environ un tiers des neutrinos prédits par Bahcall. Ainsi commença le problème des neutrinos solaires.

Pour Bahcall, ce furent des années difficiles. L'explication la plus évidente était tout simplement que son calcul était faux, et bien des collègues le crurent. Il vérifia son modèle encore et encore, l'affina, le compara à d'autres grandeurs mesurées — et parvint chaque fois au même résultat.

Sa position devint particulièrement convaincante grâce à l'héliosismologie : les oscillations de la surface du Soleil permettent de déterminer sa structure interne, indépendamment des neutrinos. Les mesures confirmèrent le modèle de Bahcall avec une grande précision. Il devint alors clair : si le Soleil est juste, il faut que quelque chose arrive aux neutrinos.

La résolution

En 2001 et 2002, le Sudbury Neutrino Observatory montra que les neutrinos manquants n'avaient pas disparu, mais avaient seulement été convertis. Si l'on additionne les trois espèces, on obtient exactement le nombre que Bahcall avait prédit.

À la question de savoir ce qu'il ressentait, il répondit que c'était comme si l'on avait soutenu pendant trente ans que la Terre était ronde — et que quelqu'un revenait alors d'un tour du monde à la voile.

Postérité

Le prix Nobel de physique 2002 alla à Davis et à Masatoshi Koshiba ; Bahcall, le théoricien, ne fut pas retenu. Dans le milieu, cela passe aujourd'hui encore pour une lacune. Lui-même ne s'en montra jamais amer et s'employa au contraire à ce que Davis fût honoré.

Bahcall fut en outre l'un des plus résolus défenseurs du télescope spatial Hubble et contribua de façon décisive à le faire accepter politiquement.

Son exemple témoigne d'une attitude qui vaut aussi hors de la physique : ne pas jeter une prédiction soigneusement calculée au seul motif que la première mesure ne concorde pas — mais examiner les deux jusqu'à ce qu'apparaisse où se trouve la véritable trouvaille.

Termes apparentés

• Problème des neutrinos solaires — l'énigme
• Raymond Davis — son homologue expérimentateur
• Neutrinos solaires — ce que le Soleil émet
• Sudbury Neutrino Observatory — la résolution

Sources

• J. N. Bahcall, M. H. Pinsonneault, S. Basu : Solar Models: Current Epoch and Time Dependences, Neutrinos, and Helioseismological Properties, The Astrophysical Journal 555, 990 (2001).
• Institute for Advanced Study, Princeton : nécrologie de John N. Bahcall, 2005.