Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics : la preuve décisive de l'inflation était de la poussière galactique

Le 17 mars 2014, la collaboration BICEP2 — un télescope situé au pôle Sud, dirigé par John Kovac du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics — a annoncé lors d'une conférence de presse à Harvard avoir trouvé une polarisation en mode B dans le fond diffus cosmologique : la torsion imprimée sur la plus ancienne lumière par les ondes gravitationnelles de la première fraction de seconde de l'univers. Le signal était « bien plus fort que beaucoup de scientifiques n'avaient osé l'espérer », à sept sigma. La preuve décisive de l'inflation, enfin trouvée.

La réaction fut un couronnement. Le pionnier de l'inflation Alan Guth s'est dit « complètement stupéfait » ; un chercheur du satellite rival Planck a déclaré que « si cela est confirmé, c'est énorme » ; le reportage de la BBC notait que « en supposant que les résultats soient confirmés, un prix Nobel semble assuré ». L'équipe a affirmé avoir passé trois ans à vérifier les contaminations — y compris le fauteur de troubles que tout cosmologiste connaissait : la poussière de notre propre galaxie.

Les doutes sont arrivés en quelques mois. Le télescope de BICEP2 observait le ciel à une seule fréquence, et la poussière brille à des fréquences qu'il ne pouvait pas voir. En juin, l'équipe a revu sa confiance à la baisse et son article évalué par les pairs comportait un appendice sur la poussière ; en septembre, les cartes du ciel entier de Planck ont montré que la poussière seule produisait un signal aussi fort que celui de BICEP2. Le 30 janvier 2015, un article conjoint BICEP2/Keck/Planck a concédé le point : le signal ne pouvait être distingué de la poussière, et la meilleure estimation des ondes gravitationnelles primordiales était compatible avec zéro. Le titre de Nature : « La découverte des ondes gravitationnelles est désormais officiellement morte ».

La collaboration a payé une facture plus modeste qu'elle n'aurait pu : elle a cosigné la réfutation avec son rival et a continué à prendre des données — chaque limite depuis (r < 0,12 en 2015, r < 0,036 en 2021) n'a rien trouvé, et le signal reste non détecté. Ce qui est mort, c'est l'annonce elle-même : une conférence de presse, des spéculations sur le Nobel et dix mois de gros titres bâtis sur un avant-plan. Brian Keating, membre de la collaboration, a raconté toute l'affaire dans un livre intitulé Losing the Nobel Prize.

Le signal était de la poussière : BICEP2 voyait une seule fréquence, si bien que les cartes de Planck ont montré qu'il était impossible à distinguer de la poussière galactique, et l'estimation de l'onde primordiale était nulle.

Annoncé en conférence de presse avant l'évaluation par les pairs : sept sigma, un cadrage Nobel, « preuve décisive » — l'affirmation était d'abord un événement médiatique et ensuite un article, si bien que la correction a dû lutter contre le gros titre.

Un seul instrument, une seule fréquence : BICEP2 ne pouvait pas voir la poussière qu'il devait soustraire, si bien que trois ans de vérifications ont manqué l'essentiel — un signal impossible à distinguer d'un avant-plan qu'il ne pouvait pas mesurer.

Les réserves étaient consignées pendant que les gros titres paraissaient : l'article accepté comportait un appendice sur la poussière, et David Spergel a argumenté sur la poussière en juin — des mois avant l'article conjoint.

Les affirmations extraordinaires exigent les données du rival : la résolution n'est venue que lorsque les cartes de poussière du ciel entier de Planck et l'analyse conjointe sont arrivées, dix mois après la conférence de presse.

Sept sigma ne valent que ce que vaut ce que l'on ne peut pas voir. BICEP2 a vérifié les contaminations pendant trois ans et a manqué la poussière — le seul instrument qui pouvait la voir était celui qu'il n'avait pas.

La collaboration s'est rattrapée en faisant deux fois ce qu'il fallait : elle a cosigné la réfutation avec son rival, et ses instruments ont continué à fonctionner. Chaque limite depuis — r < 0,12 en 2015, r < 0,07 en 2018, r < 0,036 en 2021 — n'a trouvé aucune trace du signal, et les ondes gravitationnelles primordiales restent non détectées. L'affaire a donné à la cosmologie sa plaisanterie récurrente sur la poussière et a produit un livre, Losing the Nobel Prize (2018) de Brian Keating, écrit par un membre de la collaboration sur ce que la précipitation a coûté : la crédibilité, et un Nobel qui n'a jamais été.