Antenne à Corne Holmdel

La Grande Antenne à Corne et la Découverte du Rayonnement de Fond Cosmologique à Micro-ondes

Dans le cadre de l’initiative des sites historiques de l’APS, le 9 décembre 2008, Curtis Callan, vice-président de l’APS, a présenté une plaque aux Laboratoires Bell pour commémorer la découverte du Rayonnement de Fond Cosmologique à Micro-ondes (CMB) qui a fourni des preuves du Big Bang. Les radioastronomes des Laboratoires Bell Arno Penzias et Robert Wilson utilisaient une grande antenne à corne en 1964 et 1965 pour cartographier les signaux de la Voie Lactée, lorsqu’ils ont découvert par hasard le CMB. Comme écrit dans la citation, « Cette découverte inattendue, offrant des preuves solides que l’univers a commencé avec le Big Bang, a inauguré la cosmologie expérimentale. »Penzias et Wilson ont partagé le prix Nobel de physique en 1978 en l’honneur de leurs découvertes.

Le CMB est un « bruit » restant de la création de l’Univers. Le rayonnement micro-ondes n’est que de 3 degrés au-dessus du Zéro absolu ou de -270 degrés C, 1 et est uniformément perceptible de toutes les directions. Sa présence démontre que notre univers a commencé dans une explosion extrêmement chaude et violente, appelée Big Bang, il y a 13,7 milliards d’années.

En 1960, Bell Labs a construit une antenne en forme de corne de 20 pieds à Holmdel, dans le New Jersey, pour être utilisée avec un premier système de satellites appelé Echo. L’intention était de collecter et d’amplifier les signaux radio pour les envoyer sur de longues distances, mais en quelques années, un autre satellite a été lancé et Echo est devenu obsolète.2
L’antenne n’étant plus liée à des applications commerciales, elle était désormais gratuite pour la recherche. Penzias et Wilson ont sauté sur l’occasion de l’utiliser pour analyser les signaux radio des espaces entre les galaxies.3 Mais quand ils ont commencé à l’employer, ils ont rencontré un « bruit » persistant de micro-ondes qui venait de toutes les directions. S’ils devaient mener des expériences avec l’antenne, ils devraient trouver un moyen d’éliminer la statique.

Penzias et Wilson ont testé tout ce à quoi ils pouvaient penser pour exclure la source de la raquette de rayonnement. Ils savaient que ce n’était pas un rayonnement de la Voie Lactée ou de sources radio extraterrestres. Ils ont pointé l’antenne vers la ville de New York pour exclure « l’interférence urbaine », et ont fait des analyses pour écarter d’éventuels tests militaires de leur liste.4

Puis ils ont trouvé des déjections de pigeons nichant dans l’antenne. Ils ont nettoyé le désordre et ont essayé d’enlever les oiseaux et de les décourager de se reposer, mais ils ont continué à revenir en vol. « Pour nous en débarrasser, nous avons finalement trouvé que la chose la plus humaine était d’obtenir un pistolet à grenaille… et à très courte distance, nous les avons tués instantanément. Ce n’est pas quelque chose dont je suis heureux, mais cela semblait être le seul moyen de sortir de notre dilemme « , a déclaré Penzias.5″Et ainsi les pigeons sont partis avec un plus petit coup, mais le bruit est resté, venant de toutes les directions. »6

Au même moment, les deux astronomes ont appris que le physicien de l’Université de Princeton Robert Dicke avait prédit que si le Big Bang avait eu lieu, il y aurait un rayonnement de faible niveau dans tout l’univers. Dicke était sur le point de concevoir une expérience pour tester cette hypothèse lorsqu’il a été contacté par Penzias. En apprenant la découverte de Penzias et de Wilson, Dicke se tourna vers ses collègues de laboratoire et leur dit: « Eh bien, les garçons, nous avons été repêchés. »7

Bien que les deux groupes aient publié leurs résultats dans Astrophysical Journal Letters, seuls Penzias et Wilson ont reçu le prix Nobel pour la découverte du CMB.

L’antenne horn a été désignée Monument historique national en 1990. Son importance pour favoriser une nouvelle appréciation du domaine de la cosmologie et une meilleure compréhension de nos origines peut être résumée par ce qui suit: « Les scientifiques ont qualifié cette découverte de plus grande découverte scientifique du 20e siècle. »8

©2009, Angelina D. Levine

1 Hu, Wayne, « An Introduction to the Cosmic Microwave Background », Conférence donnée à l’Institute for Advanced Study, 25 octobre 1996.
2 « A Science Odyssey: People and Discoveries: Penzias and Wilson discover cosmic microwave radiation 1965 « , PBS.
3 « This Month in Physics History, June 1963: Discovery of the Cosmic Microwave Background », APS News, juillet 2002.
4 Schoenstein, Ralph,  » L’écho du Big Bang », All Things Considered, NPR, 17 mai 2005.
5 Ibid.
6 Ibid.
7 Ibid.
8 Ibid.