Né le 26 avril 1933 à Munich (Allemagne) dans une famille israélite victime des persécutions nazies, Arno Allan Penzias rejoignit, à l'âge de six ans, Londres avec son frère cadet, première étape d'une fuite vers les États-Unis. Fils d'émigrés pauvres, il bénéficia de l'enseignement offert par la municipalité new-yorkaise par l'intermédiaire du City College de New York, puis fit ses études supérieures à l'université Columbia où il accomplit son travail de thèse en 1961, sous la direction de Charles Hard Townes, Prix Nobel de physique 1964 pour l'invention du maser et du laser. Membre des laboratoires de la compagnie Bell à Holmdel (New Jersey), il s'attacha à utiliser pour la radioastronomie le grand réflecteur construit pour tester les télécommunications avec le satellite Echo. En 1963, il est rejoint par Robert W. Wilson ; deux ans plus tard, les deux hommes vont découvrir presque par hasard le rayonnement fossile de l'explosion primordiale.
Ralph Alpher, Robert Herman et George Gamow avaient compris dès 1948 que l'Univers avait été dominé par un rayonnement électromagnétique aux époques primordiales et qu'un fond thermique, équivalent au rayonnement d'un corps noir porté à la température de quelque 5 kelvins, devait en constituer la trace. Au début des années 1960, la recherche de ce rayonnement fut remise à l'ordre du jour par l'équipe de Yakob Zeldovich à Moscou et par celle de Robert Dicke à Princeton. En 1965, Penzias et Wilson remarquèrent, après avoir soigneusement calibré leur antenne radio directionnelle de 6 mètres de longueur et leur récepteur d'onde à 7,5 centimètres, qu'un « bruit » de quelque 3,5 kelvins subsistait quel que soit l'endroit du ciel visé. Quelques mois plus tard, le groupe de Princeton confirmait cette découverte à une longueur d'onde de 3,2 centimètres et montrait que le spectre d'énergie du rayonnement suivait la loi des corps noirs.
En couronnant la découverte du rayonnement fossile, le prix Nobel de physique 1978 soulignait la pertinence de la théorie du big bang ; la cosmologie était devenue une science dont les modèles pouvaient être confrontés à des observations. Nommé directeur du laboratoire radio puis de la division de recherche sur les communications, Penzias a continué à collaborer avec Wilson ; leurs études ont en particulier permis d'établir les abondances interstellaires de divers isotopes.
Bernard PIRE
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