Louis Essen

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Louis Essen

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Louis Essen (au centre) avec Udo Adelsberger (gauche)

Naissance 6 septembre 1908
Nottingham (Drapeau : Royaume-Uni Royaume-Uni)
Décès 24 août 1997
Great Bookham, Surrey (Drapeau : Royaume-Uni Royaume-Uni)
Nationalité Drapeau : Royaume-Uni Royaume-Uni
Champs physique
Formation Université de Nottingham
Distinctions Fellow of the Royal Society (1960)
Médaille d'or A.S. Popov de l’Académie des sciences de l’URSS (1959)
Order of the British Empire (1959)
Prix Rabi de l’IEEE Frequency Control Society (1987)

Louis Essen FRS[1] O.B.E. (6 Septembre 1908 – 24 août 1997) est un physicien anglais dont les principales contributions concernent la mesure précise du temps et la détermination de la vitesse de la lumière. Il critiqua la théorie de la relativité d’Albert Einstein, particulièrement à propos de la dilatation du temps.

Premières recherches[modifier | modifier le code]

Né à Nottingham, Essen passa sa licence à l’Université de Nottingham, et sa maîtrise de physique à l’Université de Londres en 1928. Il fut embauché par le National Physical Laboratory (NPL) l'année suivante, dans le département de D. W. Dye, et chargé d'examiner les possibilités des diapasons et autres oscillateurs à cristal de quartz pour la mesure précise du temps. Ses travaux aboutirent au développement de l'horloge à quartz en 1938, qui devint bientôt l’étalon de temps dans les observatoires du monde entier.

La vitesse de la lumière[modifier | modifier le code]

Au cours de la Deuxième Guerre mondiale, Essen travailla sur le radar et mit au point divers instruments, dont le détecteur à cavité résonnante. C'est ce dernier appareil qui fit entrevoir à Essen la possibilité d'une mesure plus précise de la vitesse de la lumière. En 1946, il mesura, en collaboration avec A.C. Gordon-Smith, la fréquence des premiers modes normaux d’une cavité à micro-ondes (en) de dimensions très précises : la géométrie de cette cavité, en vertu des lois de l'électromagnétisme, déterminait la longueur d'onde de ces modes. Or, puisque la longueur d'une onde électromagnétique est égale à la vitesse de la lumière divisée par sa fréquence, la mesure des fréquences associées donnait une série d'estimations de la vitesse de la lumière. Le résultat des deux chercheurs, 299 792 km/s±3 km/s, était nettement supérieur aux valeurs admises jusque-là, obtenues par des mesures optiques depuis 1900, et Essen dut faire face au scepticisme et à des critiques féroces. Il n'est pas jusqu’au directeur du NPL, Sir Charles Galton Darwin qui ne jugeât qu'Essen finirait par « obtenir de meilleurs résultats » une fois qu'il aurait perfectionné son appareil... D'ailleurs, un chercheur de l’Université Stanford, W.W. Hansen, avait utilisé une technique voisine et obtenu une mesure plus conforme aux valeurs reçues jusque-là. Mais il se fit qu'Essen, autant par entêtement et par confiance en ses mesures, que par anticonformisme (et aussi, il faut le dire, avec l'aide d’Alan Turing pour les calculs), s'attacha à perfectionner son appareil et à multiplier les mesures jusqu'en 1950, parvenant à un encadrement de 299 792,5 km/s±1 km/s. Ce fut la valeur retenue lors de la XIIe Assemblée Générale de l’Union radio-scientifique internationale de 1957. La plupart des mesures ultérieures ont confirmé cette valeur. En 1983, la XVIIe Conférence générale des poids et mesures adopta la valeur standard, 299 792,458 km/s pour la vitesse de la lumière.

L'horloge atomique[modifier | modifier le code]

Louis Essen (à droite) et son horloge atomique.

Essen soutint sa thèse en 1941 à l'Université de Londres et devint Docteur ès Sciences (1948) avant de se tourner vers l'exploitation des fréquences du spectre atomique pour améliorer la mesure du temps. Le National Bureau of Standards américain venait de montrer la possibilité de mesurer des durées très courtes en termes de nombre de périodes de vibration de l'atome de césium. En 1955, pour permettre l'étalonnage des horloges de référence de l’époque, il mit au point en collaboration avec Jack Parry[2] la première horloge atomique opérationnelle intégrant la fréquence fondamentale de l'atome de césium 133 aux oscillateurs à cristal de quartz conventionnels.

Les étalons de l'unité de temps[modifier | modifier le code]

Ce succès permit à Essen de promouvoir le spectre du césium comme étalon international du temps : jusque-là, les chercheurs avaient surtout travaillé avec les vibrations de la molécule d’ammonium, mais Essen était convaincu que les vibrations du césium sont plus stables. En dépit de ces travaux, l’Union astronomique internationale, réunie à Rome en 1952, venait d'adopter l’échelle de temps des éphémérides, une proposition de Gerald Clemence qui définissait l'unité de temps en termes du mouvement de révolution de la Terre. La seconde éphéméride, définie comme une fraction déterminée de l’année tropique, remontait à l'expression du temps solaire moyen par Simon Newcomb. Mais en 1967, lors de la XIIIe Conférence générale des poids et mesures, la seconde fut redéfinie comme le nombre de périodes de vibrations fondamentales de l'atome de césium que compte l’année tropique : ce nombre avait été mesuré par Essen en collaboration avec William Markowitz à l’Observatoire naval des États-Unis.

Dernières années[modifier | modifier le code]

Essen effectua toute sa carrière au National Physical Laboratory.

En 1971 il publia The Special Theory of Relativity: A Critical Analysis[3], une brochure où il critiquait la théorie d’Einstein, ce qui ne fut guère du goût de ses employeurs. Essen devait déclarer[4] en 1978:

« Personne n'a essayé de réfuter mes arguments, mais on m'a prévenu que si je persistais, je ruinerais mes espoirs de promotion à venir. »

Il prit sa retraite en 1972 et mourut à Great Bookham, Surrey.

Distinctions[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. a et b Alan Cook, « Louis Essen, O. B. E. 6 September 1908–24 August 1997 », Biogr. Mems Fell. R. Soc., vol. 44,‎ novembre 1998, p. 143-158 (DOI 10.1098/rsbm.1998.0010)
  2. L. Essen et J. V. L. Parry, « An Atomic Standard of Frequency and Time Interval: A Cæsium Resonator », Nature, vol. 176, no 280 - 282,‎ 13 août 1955 (DOI 10.1038/176280a0).
  3. Essen, L. (1971) The Special Theory of Relativity: A Critical Analysis, Oxford University Press (Oxford science research papers, 5). , booklet in which he questioned the modern interpretation of the special theory of relativity.
  4. Essen, L. (1978) "Relativity and Time Signals", Electronics and Wireless World, Oct. 1978, p. 14; No one has attempted to refute my arguments, but I was warned that if I persisted I was likely to spoil my career prospects. Voir également Louis Essen, « RELATIVITY - joke or swindle ? », Electronics and Wireless World,‎ février 1988, p. 126-127 (lire en ligne). On peut consulter les réactions de plusieurs chercheurs à ces deux articles sur ce site.
  5. (ru) « Gold Medal A.S. Popov », sur Académie des sciences de Russie (consulté le 30 août 2011)
  6. « Rabi Award », sur IEEE Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control Society (consulté le 27 août 2011)

Liens externes[modifier | modifier le code]

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