BELL JOHN STEWART (1928-1990)

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Le physicien théoricien britannique John Stewart Bell a marqué par ses travaux le domaine de la mécanique quantique.

Né à Belfast le 28 juillet 1928, John Stewart Bell, d'origine modeste, doit travailler dès l'âge de seize ans comme assistant de laboratoire. Il gravit cependant assez vite tous les degrés universitaires, pour soutenir une thèse de doctorat en 1956. Sa carrière de chercheur, commencée en 1949 à Harwell, en Grande-Bretagne, se développe essentiellement au Cern, le Centre européen pour la recherche nucléaire (qui deviendra le Laboratoire européen pour la physique des particules), à Genève, où il mène à partir de 1960 ses travaux au sein de la division des études théoriques. Il fait un séjour en Californie, au Stanford Linear Accelerator Center, en 1963-1964. Il décède à Genève, le 1er octobre 1990.

Le nom de John Bell restera dans l'histoire de la physique, ne serait-ce que par les fameuses « inégalités de Bell », une formulation mathématique impliquant des corrélations entre mesures possibles, qu'il mit au point en 1964. Elles ont une portée philosophique aussi bien qu'une grande importance en physique quantique. Ces inégalités permettent de tester expérimentalement si l'incertitude associée aux prédictions probabilistes de la mécanique quantique (concernant certains phénomènes particuliers) correspond à un manque d'information (mettant en jeu des variables cachées) ou traduit, au contraire, une réalité quantique qui heurte encore notre sens commun (en semblant impliquer une action immédiate à distance). Les calculs effectués par Bell et les expériences qui ont suivi, principalement celles du physicien français Alain Aspect à Orsay, ont confirmé la seconde proposition.

John Bell est connu pour bien d'autres contributions importantes dans le domaine de la physique. Son travail de thèse, qu'il poursuivit de 1953 à 1956 sous la direction de sir Rudolf Peierls, à Birmingham, présente une démonstration originale de la symétrie CPT en théorie des champs : les lois de la physique ne se modifient pas lorsqu'on change simultanément particules en antiparticules (C pour charge), droite en gauche (P pour parité) et le sens du temps (T). Son étude des oscillations quantiques entre un méson K neutre et son antiparticule, au milieu des années 1960, est un chef-d'œuvre de mécanique quantique. John Bell avait d'ailleurs beaucoup de compréhension pour ceux « que ça ne préoccupe pas », tous ceux qui utilisent la mécanique quantique sans trop se soucier des problèmes épistémologiques qu'il avait attaqués lui-même de façon pratique et déterminante. En 1969, c'est la découverte des « anomalies » de Adler, Bell et Jackiw. Il s'agit là d'une question fondamentale en théorie des champs. Les corrections radiatives peuvent briser une symétrie imposée au départ à la théorie et mettre en échec le processus de renormalisation, c'est-à-dire l'élimination des valeurs infinies qui apparaissent sinon dans le calcul. La symétrie entre quarks et leptons, que l'on a dans le modèle standard, permet d'éviter l'effet pervers de ces anomalies. Le grand groupe de symétrie imposé aux supercordes répond au même souci. John Bell a aussi obtenu des résultats remarquables sur les effets quantiques en physique des accélérateurs et certains de ses articles sur ce sujet ont été cosignés par sa femme Mary, ingénieur au Cern.

Ses résultats ont été récompensés par son admission à la Royal Society en 1972, la médaille Dirac en 1988 et le prix Heineman en 1989. John Bell avait un esprit très curieux et une discussion avec lui était toujours très enrichissante. Il ne se départait pas d'un solide sens de l'humour et gardait une grande discrétion, malgré la brillante carrière philosophique, et médiatique, de certaines de ses idées. Il soulignait toujours le rôle modeste mais solide de la physique. « En physique, nous traitons des questions les plus simples. Nous simplifions la situation à l'extrême dans l'espoir de prouver que les lois des choses simples peuvent être développées pour donner les lois des choses plus complexes. » Comme il le disait tout aussi simplement, en parlant de sa propre découverte, « les gens commencèrent à faire des expériences. Les résultats confirmèrent la mécanique quantique et infirmèrent donc les espoirs d'Einstein. Il y eut alors de plus en plus de publi [...]

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  • : physicien au Cern, Genève, membre de l'Académie des sciences de Suède, correspondant de l'Académie des sciences de France

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Pour citer l’article

Maurice JACOB, « BELL JOHN STEWART - (1928-1990) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/john-stewart-bell/