La force nucléaire forte et le poing de fer du noyau : la Kollokium Projekt 02

Il est une vérité bien plus violente que l’immense gravitation qui tient debout les galaxies les plus magnifiques de la voûte céleste, et bien des fois plus puissante que les jeux éblouissants de l’électromagnétisme, c’est-à-dire que cette toile électromagnétique fascinante qui donne à l’univers sa couleur, sa lumière et sa chimie par des charges positives et négatives qui s’attirent et se repoussent dans une danse ininterrompue. Cette vérité est cachée dans le refuge le plus profond de la matière, dans le noyau lui-même.

Le sens que Mevlânâ désignait de sa sagesse intérieure regarde ici aussi : entrouvrez la porte intérieure d’une seule particule et vous y verrez tourner des univers, des soleils qui ne s’éteignent pas, et toute la majesté de l’ordre.

Et le sceau le plus puissant de cet ordre est la constante de la force nucléaire forte, qui scelle au cœur du noyau ces protons que les charges positives repoussent comme pour s’anéantir.

Au début du vingtième siècle, lorsque les physiciens regardèrent au cœur de l’atome, ils connurent une grande éclipse de la raison. Des protons chargés positivement, portant tous la même charge électrique, se tenaient côte à côte. Selon les lois de l’électromagnétisme, les charges de même signe se repoussent violemment. D’après cette loi absolue que nous tenions, ces protons auraient dû se faire sauter les uns les autres sur-le-champ et se disperser dans l’espace, et les atomes auraient dû disparaître aussitôt. Il devait donc y avoir, pour les tenir dans le noyau, un poing de fer invisible, des milliards de fois plus violent que la gravitation comme que l’électromagnétisme.

Quand le physicien japonais Hideki Yukawa s’assit à sa table au début des années mille neuf cent trente pour résoudre cette énigme, il faisait courir dans son esprit cette intuition physique qui allait ouvrir une voie : dans la force électromagnétique l’interaction s’étend à l’infini par les photons ; y aurait-il aussi un échange dans le noyau, et pourquoi n’agit-il qu’à l’intérieur de l’atome, sur une distance microscopique, sans déborder au-dehors ?

Yukawa fit ce coup de génie en réunissant pour la première fois la mécanique quantique et la théorie de la relativité à l’échelle nucléaire. Selon le principe d’incertitude de Werner Heisenberg, il était possible d’emprunter un instant de l’énergie au vide de l’espace ou à l’intérieur des particules et de produire un corpuscule provisoire, pourvu que cette dette fût remboursée en très peu de temps. Le délai dont il s’agit ici est tout à fait hors des mesures quotidiennes : de l’ordre du cent mille milliard de milliardième de seconde, c’est-à-dire le temps qu’un faisceau de lumière met à traverser un noyau d’atome.

Yukawa savait que le champ d’action de la force nucléaire était très court, environ un femtomètre, soit un quadrillionième de mètre. Il calcula mathématiquement que si cette force s’éteignait sur une distance aussi courte, le corpuscule porteur devait nécessairement avoir une masse. La portée et la masse étaient liées à l’envers : plus le porteur est lourd, plus tôt la force s’épuise.

À sa table de calcul, Yukawa prédit la masse de ce corpuscule mystérieux à environ deux à trois cents fois celle de l’électron, et l’appela d’abord le quantum lourd ; le nom de méson vint plus tard, d’autres mains. La particule attrapée dans les rayons cosmiques en 1937 passa quelque temps pour la sienne, mais c’était le muon, et il ne s’accrochait pas du tout au noyau. La véritable particule de Yukawa, le pion, ne fut trouvée qu’en 1947. Yukawa remporta le prix Nobel pour avoir trouvé, comme une prophétie, une particule que nul laboratoire n’avait encore vue, par le seul ordre mathématique sur le papier, et il ouvrit à l’humanité la plus dure des balances de l’univers.

D’après les calculs des physiciens, la marge de précision de la constante qui fixe l’intensité de la force nucléaire forte est de l’ordre de quelques pour cent. Ce rapport est un intervalle extrêmement étroit, laissé ouvert pour que la cuisine chimique de l’univers puisse le rester. Si l’on avait touché à ce rapport, le palais de l’existence se serait écroulé ainsi.

Que se serait-il passé si la constante avait été un peu plus forte, pourquoi n’y aurait-il eu ni eau ni Soleil ? Si la constante de la force nucléaire forte avait été créée seulement deux à quatre pour cent plus forte que sa valeur normale, pourquoi la fusion se serait-elle produite aussitôt ? La force forte serait devenue si impitoyablement attractive que la barrière électromagnétique entre les protons qui se repoussent n’aurait plus compté pour rien. Pourquoi ne serait-il pas resté d’hydrogène ? Dans les premières secondes de l’univers, tous les protons libres de l’espace, c’est-à-dire les noyaux d’hydrogène, se seraient collés les uns aux autres aussitôt et sans qu’on puisse les arrêter, et auraient fusionné. Il ne serait pas resté un seul atome d’hydrogène libre dans l’univers. Pourquoi la cuisine chimique aurait-elle fermé ? Dans un univers sans hydrogène, la molécule d’eau n’aurait jamais pu se former, puisque les atomes d’hydrogène qui font le fondement de l’eau auraient été consommés. Dans un univers où l’hydrogène ne se trouve pas, des étoiles comme le Soleil n’auraient jamais pu exister, le réservoir serait resté vide, et la terre aurait été ensevelie dans une obscurité infinie et éteinte.

Que se serait-il passé si la constante avait été un peu plus faible, pourquoi les éléments lourds auraient-ils disparu ? Si la constante de la force nucléaire forte avait été créée seulement un à deux pour cent plus faible que sa valeur normale, pourquoi le noyau se serait-il défait ? La répulsion électromagnétique entre les protons, c’est-à-dire le fait que les charges positives se repoussent, aurait aussitôt vaincu la résistance affaiblie de la force forte. Les noyaux n’auraient pas pu tenir ensemble et auraient volé en éclats à l’instant. Pourquoi le tableau périodique se serait-il effondré ? Il n’aurait pu rester dans l’univers que l’hydrogène pur, fait d’un seul proton. Aucun élément lourd au-delà de l’hydrogène, ni le carbone, ni l’oxygène, ni l’azote, ni le fer, ni l’or, n’aurait pu être synthétisé. Pourquoi la cuisine chimique aurait-elle fermé ? Dans un univers sans noyau, où les atomes ne peuvent s’unir et former des molécules, l’ADN, la cellule, les protéines et donc la vie seraient devenus impossibles ; la cuisine chimique aurait fermé avant d’ouvrir.

Servons-nous de ces six analogies pour donner à cette force absolue une forme concrète dans notre esprit. L’amarre du navire et la tempête : elle est comme les câbles d’acier qui attachent au port un immense paquebot. Si le câble avait été un peu mince, c’est-à-dire faible, il aurait cassé à la première vague et le navire se serait jeté sur les rochers ; s’il avait été un peu épais et tendu, il aurait arraché le quai jusqu’à la racine et brisé le navire. La force forte est l’unique amarre, de l’épaisseur exacte, qui garde ce navire au port.

Le pont en arc verrouillé : elle est comme la clé de voûte de ces ponts en arc où les pierres tiennent en l’air en appuyant les unes sur les autres. Si le frottement ou l’attraction entre les pierres était plus faible d’un cheveu, le pont s’écroulerait ; s’il était bien plus fort, les pierres s’écraseraient entre elles et tomberaient en poussière. Le mur d’aimants : essayez d’approcher l’un de l’autre deux aimants géants du même pôle, et la résistance et la poussée entre eux feront trembler vos mains. La force forte est un étau divin qui colle ensemble des aimants qui se repoussent avec cette violence et en fait pour ainsi dire une seule masse de fer.

La main tiède du printemps et le feu : elle est le plus délicat des boucliers, qui garde l’ordre du foyer en ne laissant le feu ni s’attiser et brûler la maison ni s’éteindre tout à fait et geler. Le serrage des dents des roues d’une montre : les roues d’une montre doivent s’emboîter avec un serrage tel qu’elles ne tournent pas à vide et ne se compriment pas au point de casser les dents. La force forte est cette marge d’accord impeccable qui verrouille entre elles les roues des particules.

Le pilier d’acier dans la mine : elle est comme les piliers de mine qui portent cent mille tonnes de terre. Si la résistance des piliers manquait d’un seul pour cent, le toit s’effondrerait ; la force forte est elle-même ce pilier qui, à l’échelle des particules, soutient le toit du palais de l’existence.

La force nucléaire forte, cette loi la plus dure et la plus inébranlable de l’univers, la topographie ondulante du noyau subatomique et la danse atomique qui brille dans le noir, sont portées au poignet par la Kollokium Projekt 02, merveille de l’horlogerie indépendante contemporaine. Le deuxième modèle de la jeune marque est né d’une idée lancée lors de ses tout premiers remue-méninges en 2020 et de deux ans de travail ; la Variant C que vous voyez ici est la troisième interprétation publique de la série.

La Kollokium Projekt 02 abandonne tout à fait l’idée traditionnelle d’un cadran plat et déploie la topographie ondulante, feuilletée et serrée du noyau de l’atome. Le travail qui se tient derrière ce cadran passe par ces étapes.

Le cadran n’est pas d’une seule pièce ; au contraire, il naît de soixante-sept plaques distinctes empilées sur neuf couches. Chaque plaque est posée avec son propre appui et son pion ; ces contours ondulants et organiques qui s’étendent du bas vers le sommet sont travaillés couche après couche et transformés en une sculpture physique des fluctuations quantiques subatomiques.

Les bords des plaques sont sablés, leurs surfaces rhodiées, et chacune est peinte à la main, une à une. Les neuf nuances qui vont du blanc au bleu turquoise profond ne viennent pas d’un seul bain mais d’une laque posée plaque par plaque. On obtient ainsi un jeu d’ombre et de lumière impeccable entre chaque couche ; de jour, le cadran brille comme une saisissante sculpture industrielle.

La Super-LumiNova de haute performance, appliquée avec grand soin dans les creux profonds et les couches les plus basses de cette topographie feuilletée, s’enflamme, dès l’instant où elle est plongée dans le noir, d’une lumière d’un bleu intense et vitale, exactement comme cet océan de particules que la force forte éclaire. Les éléments blancs en Lichtblock logés dans les aiguilles turquoise brûlent du même bleu, tandis que l’aiguille des secondes reste blanche.

Le solide boîtier d’acier donne au poignet une forme concrète à cette discipline inébranlable que la force nucléaire forte établit dans le noyau de l’atome. Le boîtier est tiré d’une seule pièce par moulage sous pression en acier 316L ; 5,90 mm sans la glace, 12,40 mm avec son saphir bombé, étanche à cinquante mètres, la couronne dessinée comme une vanne. Tandis que le mouvement automatique gouverne l’écoulement du temps avec une précision millimétrique, les aiguilles glissent au-dessus de cette topographie cosmique et accompagnent le cours de l’existence. Le mouvement est le G101 signé La Joux-Perret, vingt-quatre rubis, vingt-huit mille huit cents alternances par heure et environ soixante-huit heures de réserve.

L’une est la constante de la force nucléaire forte, la loi la plus absolue qui tient ensemble le noyau de l’atome de l’univers ; l’autre est la topographie de ce noyau et la danse scintillante des particules, venues à la vie au poignet.

L’une est le poing de fer de l’univers ; l’autre est le chef-d’œuvre mécanique où ce poing a été travaillé avec grâce.

La montre, selon la description de son fabricant : Kollokium, Projekt 02 Variant C