Raymond Davis junior

Raymond Davis junior (14 octobre 1914 – 31 mai 2006) était un chimiste américain. Il mit le premier en évidence des neutrinos venus du Soleil — et s'en tint trois décennies durant à un résultat que personne ne pouvait expliquer.

En 2002, il reçut pour cela le prix Nobel de physique, à l'âge de 88 ans.

Un chimiste parmi les physiciens

Davis étudia la chimie et soutint en 1942 à Yale une thèse de chimie physique. Après son service militaire, il arriva en 1948 au Brookhaven National Laboratory et y chercha une tâche.

Qu'il n'ait pas été physicien n'est pas accessoire pour cette histoire. La tâche qu'il s'était fixée passait chez les physiciens pour sans espoir. Pour un chimiste, c'était un problème de séparation difficile — et les problèmes de séparation, on les résout.

Le nombre par lequel tout commença

John Bahcall calcula combien de neutrinos le Soleil fournit. Il en découlait combien d'atomes d'argon naîtraient dans une cuve de perchloréthylène : environ un tous les deux jours.

Un atome tous les deux jours, dans 615 tonnes de liquide, parmi environ 10³⁰ autres atomes. La plupart des spécialistes tenaient pour impossible d'extraire si peu d'atomes et d'être en outre certain de n'en avoir perdu aucun.

Le dispositif est décrit en détail sur la page consacrée à l'expérience Homestake.

Le soin qui fit la différence

Ce qui distinguait Davis n'était pas l'idée, mais la vérification.

Il introduisait dans la cuve des quantités connues et minuscules d'argon et les en ressortait — le rendement dépassait 90 pour cent. Il était ainsi démontré que son procédé retrouve effectivement presque chaque atome.

Il vérifia si sa cuve réagissait à autre chose qu'aux neutrinos solaires. Il installa entre autres un dispositif auprès d'un réacteur nucléaire et n'y trouva, comme attendu, rien — car les réacteurs émettent des antineutrinos, et ceux-ci ne peuvent pas déclencher la réaction nucléaire utilisée.

Et il répéta sa mesure pendant des décennies, campagne de mesure après campagne de mesure, chaque fois durant deux mois.

Le résultat dont personne ne voulait

À partir de 1968, les chiffres furent disponibles : Davis trouvait environ un tiers du taux calculé par Bahcall.

Les explications évidentes étaient que Bahcall calculait faux ou que Davis mesurait faux. Tous deux vérifièrent pendant des décennies, et ni l'un ni l'autre ne trouva d'erreur.

Ce ne furent pas des années faciles. Une expérience dont tout le monde tient le résultat pour une erreur est une situation difficile à supporter — d'autant plus lorsqu'il faut des décennies pour que cela change.

La confirmation tardive

En 2002, le Sudbury Neutrino Observatory montra que les neutrinos manquants n'avaient pas disparu, mais avaient seulement été transformés — en espèces auxquelles la cuve de chlore de Davis ne pouvait par principe pas réagir.

Sa mesure avait été juste depuis le début. Elle avait seulement mesuré autre chose que ce que tous supposaient, et c'est précisément en cela que résidait la découverte.

La même année, il reçut le prix Nobel, conjointement avec Masatoshi Koshiba.

Postérité

Davis mourut en 2006. Son expérience fonctionna de 1968 à 1994 — vingt-six ans, durant lesquels il compta au total environ deux mille atomes d'argon.

Dans les mêmes galeries de la mine de Homestake naît aujourd'hui le détecteur lointain de DUNE, avec 68 000 tonnes d'argon liquide. La montagne dans laquelle un homme seul comptait des atomes abrite, une génération plus tard, l'un des plus grands projets de la physique des particules.

Mais le véritable héritage de Davis est une attitude : ne pas expliquer par des artifices un résultat qui ne cadre pas avec l'image établie — mais le vérifier jusqu'à ce qu'il apparaisse que ce n'était pas la mesure qui était fausse, mais l'image.

Termes associés

• Expérience Homestake — son installation
• John Bahcall — la prédiction
• Problème des neutrinos solaires — le constat
• Masatoshi Koshiba — son colauréat

Sources

• R. Davis Jr., D. S. Harmer, K. C. Hoffman : Search for Neutrinos from the Sun, Physical Review Letters 20, 1205 (1968).
• Fondation Nobel : prix Nobel de physique 2002, motivation et conférence Nobel.