Conversations with Maya: Frank Wilczek

Maya Ajmera, présidente-directrice générale de la Society for Science et éditrice exécutive de Science News, s'est entretenue avec Frank Wilczek, physicien théoricien, auteur et lauréat du prix Nobel. Wilczek a apporté des contributions fondamentales à la physique fondamentale des particules, à la cosmologie et à la physique des matériaux. Ses recherches actuelles portent sur les axions, les anyons et les cristaux temporels, qui sont des concepts de physique qu'il a nommés et dont il a été le pionnier. Wilczek est un ancien élève du Science Talent Search (STS) de 1967, un concours détenu et produit par la Society for Science. Il siège au conseil d'honneur de la Société.

Ce fut toute une expérience pour moi. J'avais rarement quitté mon petit quartier du Queens, New York. Donc voyager à Washington, D.C., était toute une expédition ; Je n'avais jamais pris l'avion auparavant. J'ai eu l'occasion de rencontrer Glenn Seaborg – un véritable lauréat du prix Nobel, vivant et respirant – et de rencontrer des étudiants de tout le pays. L’expérience a été très enrichissante. Le cadeau le plus important que j’ai reçu de STS était la confiance.

Cela m'est venu naturellement, donc je ne peux pas lui accorder trop de crédit. J'ai toujours été très intéressé par les grandes choses, les abstractions et les énigmes. J’ai également reçu beaucoup d’encouragements à l’école et j’ai grandi pendant la guerre froide, alors que l’accent était mis au niveau national sur l’enseignement STEM. Les scientifiques ont été à l’avant-garde de la protection de notre nation contre une menace majeure.

Le souvenir de la Seconde Guerre mondiale et de la bombe atomique était très frais dans l’esprit des adultes autour de moi. Même si je n'avais pas de connaissance directe de ces choses, nous avons eu des exercices de raid aérien et de grandes frayeurs concernant une guerre nucléaire. Pendant ce temps, la course à l’espace avait lieu. La science était dans l’air et c’était très excitant. Mes parents m’ont également encouragé à chaque étape du processus.

La liberté asymptotique, que j'ai découverte avec David J. Gross dans les années 1970, se comprend mieux dans le contexte de ce qu'elle a accompli pour la physique : elle a été la clé pour parvenir à la théorie fondamentale de ce qu'on appelle la force forte, qui est la force responsable pour maintenir ensemble les noyaux atomiques.

À l’aide d’instruments et d’un traitement d’images très sophistiqués, les scientifiques ont pu examiner l’intérieur des protons et ont découvert que les protons avaient une structure interne contenant des particules plus petites. Ces particules n'existent pas en tant qu'objets indépendants car elles sont liées à des systèmes comme les protons. A l’intérieur des protons, ils interagissent très, très peu. C’est ce qu’on appelle la liberté asymptotique : lorsqu’ils sont très rapprochés, ils interagissent très faiblement. Avant nos travaux, une telle théorie était considérée comme impossible.

Nous avons proposé une théorie fondamentale des interactions fortes, désormais connue sous le nom de chromodynamique quantique. Cette découverte fondamentale de ce comportement étrange (liberté asymptotique) et de la théorie de l'interaction forte a constitué une étape très importante dans la physique fondamentale et constitue un élément central de ce qu'on appelle aujourd'hui le modèle standard, qui a connu un grand succès et survit encore aujourd'hui. indemne après plusieurs décennies de tests rigoureux.

Les scientifiques imposent des normes très élevées au modèle standard, car c'est en quelque sorte le dernier mot de Dieu sur la façon dont le monde fonctionne. Ce sont les équations fondamentales qui constituent la base de l’astrophysique, de la chimie, de la biologie et de toutes les formes d’ingénierie. Lorsque vous maintenez la théorie à ce niveau élevé, vous découvrez qu'il y a un défaut ennuyeux dans les équations. Une interaction particulière ne correspond pas à ce qui est attendu, ce qui crée un casse-tête. La communauté théorique reconnaît largement qu’il faut ajouter une symétrie supplémentaire à la théorie. Cela nous amène à l’idée qu’il devrait y avoir un nouveau type de particule, que j’ai appelé en 1978 l’axion, du nom d’un détergent à lessive, parce qu’il résout un problème. Et je pensais qu'axion ressemblait à une particule.

Une surprise survenue quelques années plus tard est que la particule correspondait au profil de ce que les astronomes appellent la matière noire, qui a une densité environ six fois supérieure à celle de la matière ordinaire. Il s’agit d’une coïncidence frappante et des expériences difficiles mais pleines d’espoir sont actuellement menées par des physiciens du monde entier qui tentent de vérifier que la matière noire est constituée d’axions.

Félicitations pour avoir remporté le prix Templeton 2022, qui honore ceux qui exploitent le pouvoir des sciences pour explorer les questions les plus profondes de l'univers ainsi que de la place et du but de l'humanité en son sein. Que signifie pour vous cette reconnaissance dans votre travail ?

Cela signifie beaucoup pour moi car, tout en continuant à travailler sur des questions fondamentales en physique et en applications de la physique, je suis également revenu sur les questions qui, à bien des égards, me motivaient au début. Nous n'en avons pas discuté, mais il y a un autre élément qui a nourri ma carrière scientifique : lorsque j'étais adolescent, j'ai grandi dans l'Église catholique romaine. Je l'ai pris très au sérieux et j'ai eu l'idée que l'univers avait un but. Mais ensuite, à mesure que j’en apprenais davantage sur la science et sur les dogmes de l’Église, j’ai découvert qu’ils étaient très difficiles à concilier.

Pendant de nombreuses années, j’ai mis de côté les questions de sens et de finalité. Ces dernières années, à mesure que ma compréhension du monde physique grandissait, j’ai ressenti le besoin de revenir sur certaines de ces questions. J'ai commencé à explorer cela dans mes écrits. J'ai été vraiment ému et touché que la Fondation Templeton reconnaisse que ces efforts en valent la peine et méritent d'être soutenus. Quand je pense au Prix Templeton, c'est une sorte d'analogue au Science Talent Search, qui m'a donné l'impression d'être dans la cour des grands de la science. Aujourd’hui, avec ce prix, j’ai l’impression d’être dans la cour des grands de la sagesse.

Mon processus a évolué au fil des années. Je dois beaucoup à mes professeurs de lycée qui nous faisaient rédiger très régulièrement des dissertations. En fait, en y repensant, écrire au lycée n'était pas si différent d'écrire mes chroniques.

Ma femme, Betsy Devine, a eu une grande influence en me poussant à écrire pour le public. Nous avons écrit ensemble. Notre premier livre était Longing for the Harmonies.

Ratissez large et trouvez ce que vous aimez. Ne vous contentez pas de tomber dans quelque chose et de vous y tenir parce que c'est ce que faisait votre directeur de thèse, ou c'est ce qui vous attirait lorsque vous aviez 6 ans. Donnez au monde une chance de vous parler et de prêter attention à ce qu'il vous dit. Pesez ce qui semble prometteur par rapport à la probabilité de parvenir à une réponse ainsi qu’à l’importance du problème. Ce genre de jugement s’améliore avec l’expérience.

Le livre important le plus récent que j’ai lu était Une brève histoire de l’égalité de Thomas Piketty. Quand j'étais enfant, un livre qui a eu une énorme influence sur moi était L'Histoire de la philosophie occidentale de Bertrand Russell.

Ce qui m’a littéralement empêché de dormir la nuit récemment, c’est de penser aux dangers d’une guerre nucléaire. Plus vous étudiez la dynamique de la façon dont les guerres nucléaires pourraient commencer modestement et s’étendre, et ce qui se passerait s’il y avait un échange nucléaire important, eh bien, c’est tout simplement épouvantable et terrifiant.

Le changement climatique s’impose donc à nous. Le problème est qu’il se déplace lentement et possède une énorme inertie. Il existe des technologies clés qui peuvent aider et qui deviennent de plus en plus économiques. Mais la politique de transition est délicate car il y a des gens qui possèdent d’énormes richesses sous forme de combustibles fossiles, qui pourraient être considérablement dévalorisées si nous passons à une énergie propre. Il y a donc une énorme résistance à faire ce qu’il faut et c’est aussi un gros problème.