Un faisceau laser pour relier le Beffroi et le châssis à molettes du Pass et ainsi mesurer la vitesse de la lumière : c’est l’expérience que viennent de réussir les physiciens et techniciens de l’UMONS.

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L’équipe de Scitech², la cellule de diffusion des sciences de l’UMONS, est une équipe de passionnés qui n’hésitent pas à mener des expériences inédites pour partager leur amour des sciences! Il y a plusieurs années, physiciens et techniciens de l’Université montoise installaient un pendule de Foucault dans la Collégiale Sainte-Waudru, réitérant l’expérience du scientifique parisien du 19e siècle qui démontrait ainsi le fait que la terre tourne sur elle-même. Cet événement a connu un grand succès auprès du public montois.

Ce qui a poussé l’équipe à reproduire une autre grande expérience scientifique historique amenant Hyppolite Fizeau, en 1849, à mesurer la vitesse de la lumière.

Connaissez-vous Hyppolite Fizeau ?

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Au milieu du 19e siècle, l’époque des grandes inventions et des grandes expérimentations, Hyppolite Fizeau eut l’idée de mesurer la vitesse de propagation de la lumière dans l’air. Il installa une lampe très intense chez lui, à Suresnes, près du Bois de Boulogne, sur les hauteurs du Mont Valérien. Et sur la butte de Montmartre, il déposa et orienta avec précision un miroir qui devait réfléchir le faisceau lumineux. Soit un parcours de 16km aller et retour. Mais pour pouvoir calculer le temps parcouru…alors que la lampe émettait une lumière continue, il imagina un dispositif de roues dentées pour hacher ce flux et permettre, par des calculs élaborés, de mesurer réellement le temps parcouru par la lumière entre les 2 points. Sa persévérance lui permit d’obtenir une valeur de la lumière proche d’à peu près 5% de celle retenue aujourd’hui, avec les avancées des techniques et des connaissances scientifiques.

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Du Beffroi au châssis à molettes

Aujourd’hui, l’équipe de l’UMONS est poussée par le même feu sacré qu’Hyppolite Fizeau, au 19e siècle, et n’hésite pas à modifier conditions et paramètres de l’expérience initiale pour pousser la recherche jusqu’au bout. Physiciens et techniciens ont préparé cette expérience pendant de de longs mois (elle a mûri dans leur tête depuis 11 ans!), leur motivation s’étant accrue avec l’intégration du projet dans la programmation Mons 2015 et…la coïncidence que l’année 2015 ait été décrétée par l’UNESCO année internationale de la lumière!

Les 2 sites choisis pour l’expérience – qui est, à la connaissance de ces scientifiques, une première en Belgique! – sont 2 lieux emblématiques de la région : d’une part le Beffroi de Mons, point culminant de la ville, et d’autre part le châssis à molettes de l’ancien charbonnage de Crachet, au Pass, à Frameries. Soit 10km aller-retour. C’est du Beffroi qu’est émis le faisceau lumineux et que seront donc accueillis les visiteurs.

L’expérience adaptée au 21e siècle

Les variantes par rapport à l’expérience originelle de Fizeau ? Celle-ci est réalisée en plein jour et non de nuit – ce qui permettra au grand public comme aux scolaires de participer à des animations autour de la vitesse de la lumière et d’être acteurs de l’expérience. Ensuite, la roue dentée est remplacée par un disque strié de nombreuses fentes. En lieu et place de la lampe, c’est un laser de faible puissance qui émet le flux lumineux. Enfin, le miroir a été remplacé par un réflecteur particulier, puisque les scientifiques ont décidé d’utiliser le revêtement des panneaux de signalisation routière.

Après les tests réalisés en laboratoire, faisant circuler le faisceau lumineux dans une fibre optique de 7km, puis en conditions réelles le long du Canal du Centre, c’est maintenant au tour de l’expérience grandeur nature! Le réflecteur installé  depuis plusieurs mois sur le châssis à molettes, il a fallu plus d’un an pour faire des tests, opérer les réglages en conséquence, et finalement réussir l’inimaginable!

Même si elle a été plus délicate à mettre en oeuvre et sera sans doute moins spectaculaire à l’oeil nu que celle du Pendule de Foucault, l’expérience de Fizeau constituait un défi scientifique de taille, qui passionnera sans aucun doute les scientifiques, mais intéressera également les écoles – 5e et 6e secondaire -, ainsi que le grand public. Un défi réussi de main de maître! Si vous apercevez un “rayon vert” au Beffroi ou au châssis, vous saurez ce qui se cache derrière!

Découvrez les activités proposées du 13 décembre au 12 mars autour de cet événement scientifique : http://scitech2.umons.ac.be/jeux-de-lumieres/

Un livre a également été publié pour l’occasion.