Le legs révolutionnaire à la physique de Chien-Shiung Wu, la "Marie Curie chinoise"

Margarita Rodríguez, BBC News Mundo

Pour la physicienne Chien-Shiung Wu, il n'y avait pas de temps à perdre, même si cela signifiait sacrifier un voyage en Europe et en Asie qu'elle avait prévu avec son mari, le physicien Luke C. L. Yuan.

Les billets étaient déjà réservés, mais l'expérience qu'elle avait en tête étant devenue l'une de ses priorités, elle lui a demandé d'y aller sans elle.

C'était en 1956 et quelque chose d'extraordinaire était sur le point d'être réalisé par ce chercheur et professeur à l'université de Columbia aux États-Unis.

Il s'agissait de l'expérience dite "expérience de Wu", "l'une des plus importantes du XXe siècle", selon le physicien théorique des particules Miguel Ángel Vázquez-Mozo.

Les travaux qui l'ont rendue célèbre ont changé la compréhension de l'univers par les scientifiques", écrit sa petite-fille, Jada Yuan, dans l'article du Washington Post intitulé "Discovering Dr. Wu".

Sa méticulosité, sa précision et son élégance scientifique étaient déjà bien connues. En fait, parmi les physiciens de son époque, il y avait un dicton : "si l'expérience a été faite par Wu, elle est correcte".

Elle a été appelée la "Marie Curie chinoise", "la reine du noyau atomique", "la première dame de la physique".

"Elle n'a jamais obtenu le prix Nobel, mais son nom est souvent mentionné aux côtés des géants de la physique qui l'ont obtenu, tels que Curie, Einstein, Fermi et Feynman", explique Yuan.

Livres empruntés

Wu est née à Shanghai en 1912, à une époque où toutes les filles n'étaient pas autorisées à étudier.

Malgré cela, elle a fréquenté l'école de filles que ses parents ont réussi à créer.

À 11 ans, elle est envoyée en pension pour poursuivre son éducation.

"Elle a eu de la chance", écrit Yuan. Elle était l'enfant du milieu entre deux frères, née "de parents politiquement progressistes, de véritables révolutionnaires, qui défendaient les droits des femmes et l'éducation des filles".

Wu commençait à se former en tant que professeur.

"Le soir, cependant, elle empruntait des livres de physique et de mathématiques à ses camarades de classe et les étudiait en secret. Pourquoi la physique ? Elle ne me l'a jamais dit, mais les années 1920 ont été marquées par des découvertes passionnantes en Europe et aux États-Unis, stimulées par la théorie de la relativité d'Einstein", raconte sa petite-fille.

Et une femme est également apparue sur son radar, comme le raconte Xiaomeng Han dans l'article Chien-Shiung Wu - A Heroic Experimental Physicist, sur l'un des sites web de l'université de Harvard :

"Inspirée par l'histoire de Marie Curie et impressionnée par les progrès rapides de la physique moderne", elle décide d'entreprendre la traversée transatlantique vers les États-Unis en 1936.

Deux ans plus tôt, elle avait obtenu une licence en sciences de l'université centrale nationale de Nankin.

Mais rester n'était pas une option : "il n'y avait nulle part en Chine où obtenir un doctorat en physique atomique", dit Yuan.

Elle avait 24 ans et, depuis le bateau, elle a vu ses parents pour la dernière fois.

L'hypothèse

Wu poursuit ses études à l'université de Californie à Berkeley et, en 1943, devient l'un des premiers chercheurs en physique de Princeton.

En 1944, elle rejoint le personnel de recherche de l'université de Columbia et travaille ensuite sur le projet Manhattan.

Au printemps 1956, un de ses collègues, Tsung-Dao Lee, lui dit que lui et un autre physicien, Chen-Ning Yang, ont une hypothèse liée à une notion connue sous le nom de conservation de la parité.

"Ils ont proposé que les systèmes de particules fondamentales de la nature, sensibles à la force nucléaire faible, se comportent différemment de ceux de propriétés équivalentes reflétés dans un hypothétique miroir ou, plus exactement, de ceux qui ont subi une rotation de 180 degrés", explique Manuel Lozano Leyva, professeur de physique atomique et nucléaire et professeur émérite à l'université de Séville.

Ils se sont donc demandé si la parité était préservée dans les interactions faibles, ce qui était audacieux, car depuis 1925, les physiciens supposaient que notre monde était indiscernable de son image miroir et la théorie scientifique dominante reflétait cette hypothèse, explique la Société américaine de physique (APS).

"Yang a dit plus tard que ma grand-mère était la seule personne qui comprenait l'urgence et l'importance de tester sa théorie", a écrit Yuan.

Miroir, miroir...

Vázquez-Mozo, qui est professeur au département de physique fondamentale de l'université de Salamanque, explique à BBC Mundo que, macroscopiquement, si nous regardons le monde dans un miroir, nous ne verrions aucun phénomène que les lois de la nature interdisent.

"Si vous êtes droitier et que vous vous regardez dans un miroir, vous vous verrez écrire de la main gauche. Il n'y a pas de loi de la nature qui dit que tout le monde doit être droitier. Vous voyez quelque chose qui est différent, mais qui est aussi possible."

"L'idée que le monde quand on le reflète dans un miroir est toujours possible est quelque chose qui était en quelque sorte considéré comme acquis et pas seulement dans le monde que nous voyons autour de nous, mais dans le monde microscopique des particules élémentaires."

Mais ce que Lee et Yang ont souligné, c'est que personne ne l'avait prouvé expérimentalement : "personne n'a prouvé que l'échange de la droite contre la gauche, ce que l'on fait lorsqu'on reflète quelque chose dans un miroir, n'a aucune conséquence en physique subatomique."

Bêta-décroissance

Ils ont cherché à savoir où ils pouvaient constater que "la droite et la gauche sont interchangeables ou non dans le monde subatomique" et parmi les scénarios qu'ils ont évalués, ils ont pointé la désintégration bêta, "qui est un processus nucléaire dans lequel un proton, par exemple, émet un électron et devient un neutron".

"Et qui était l'éminence à cette époque dans l'étude expérimentale de la désintégration bêta ? Wu.

L'expérience a justifié l'utilisation de techniques cryogéniques.

"Ce que l'expérience de Wu a montré, c'est qu'il y a certains phénomènes dans le monde subatomique qui sont impossibles lorsque nous les voyons reflétés dans un miroir.

"C'est pourquoi la symétrie de parité n'est pas préservée en physique des particules élémentaires.

La nature, au niveau microscopique, distingue la gauche de la droite.

"Wu a le grand mérite de penser et de concevoir l'expérience, il a eu le courage de faire une expérience que très peu de groupes ont pensé à faire parce que tout le monde supposait que la parité était préservée dans le monde subatomique.

"La plupart des groupes expérimentaux ont dit : "pourquoi vais-je faire une expérience sur quelque chose que je connais déjà ?

Selon M. Lozano, cette expérience est toujours "admirable après tant de décennies".

Il démontre "une compétence expérimentale exceptionnelle et une rigueur à toute épreuve", explique M. Lozano à la BBC Mundo.

La veille de Noël, la scientifique avait déjà des résultats, mais elle et son équipe ont continué à les vérifier au cours des jours suivants.

Transcendance

Peu à peu, on a découvert que les conséquences de cette subtile violation de la symétrie expliquaient non seulement de nombreux phénomènes observés, mais aussi quelque chose d'essentiel sur la raison pour laquelle il y a quelque chose plutôt que rien", dit-il.

"Ou, du moins, pourquoi notre univers est fait de matière avec presque aucune trace d'antimatière.

"Cette violation de symétrie prédite par Lee et Yang, mais démontrée par Wu, est ce qui, à l'exception de doutes subtils que personne ne peut expliquer, nous permet d'exister.

Les résultats des mesures de Wu "ont fait voler en éclats un concept fondamental de la physique nucléaire qui avait été universellement accepté pendant 30 ans, ouvrant ainsi la voie à un réexamen des théories physiques et conduisant à de nouvelles découvertes de grande portée, notamment une meilleure compréhension des caractéristiques des particules élémentaires et une théorie plus unifiée des forces fondamentales", indique l'APS.

En 1957, Lee et Yang ont reçu le prix Nobel pour ce travail théorique. Wu n'était pas inclus.

"Chien-Shiung Wu a-t-il été victime d'une forme de discrimination ? Je soutiens que oui, mais si une telle injustice s'est produite, elle a été plus que compensée.

Mme Wu a reçu des postes, des honneurs et, surtout, de l'affection du monde entier", explique M. Lozano.

Wu est décédée en 1997, aux États-Unis. Elle avait visité la Chine des années auparavant.

"En Chine, ma grand-mère était une rock star. Puis, au début de l'année 2021, elle est également devenue une sorte de rock star ici, lorsque le service postal américain a émis un timbre commémoratif Forever en son honneur", écrit M. Yuan.

Aucune limite

Wu et son mari ont eu Vincent, qui est également physicien.

"Ma grand-mère avait cette curiosité que je vois aussi chez mon père, cette idée que le monde physique qui vous entoure est quelque chose que vous pouvez déchiffrer, (...) qu'il faut être assez travailleur pour le comprendre, qu'il faut vouloir être ce détective", explique Yuan à BBC Mundo.

Face à cette expérience ambitieuse, il n'a "jamais été intimidé par la logistique ou la pensée conventionnelle" ou parce que beaucoup la considéraient comme "impossible".

Yuan, qui a grandi dans une autre région des États-Unis, a passé de nombreuses vacances dans l'appartement new-yorkais de ses grands-parents.

Elle se souvient des beaux éléments de la culture chinoise, des objets en jade sculpté, des peintures sur rouleau, de la porcelaine.

Elle raconte que sa grand-mère aimait recevoir des invités et réunir la famille, qu'elle l'aidait à faire ses devoirs, "voulait que je réussisse en maths et en sciences", et qu'elle insistait pour qu'elle pratique le violon.

Elle aurait aimé voir sa réaction à sa décision de devenir journaliste "plutôt que scientifique".

"Je pense qu'il m'aurait montré beaucoup de soutien pour trouver une passion et c'était une sorte d'héritage pour moi :

"Il ne m'a jamais fait voir qu'il y avait des limites pour moi, en tant que femme, mais que tout était possible si je voulais le faire, si je voulais travailler dur, si je voulais essayer."