Énergie des neutrinos et neutrinovoltaïque – quand l’énergie libre est-elle libre ? Partie 3
Sur la liberté de l’« énergie libre » et la libération du système existant
Contribution invitée de Holger Thorsten Schubart
Le titre laisse beaucoup de place aux interprétations scientifiques et philosophiques et c’est déjà ici que les esprits se séparent. Souvent, les représentants de ces groupes parlent de choses différentes sur le fond, mais utilisent cependant le même univers conceptuel. Tandis qu’un groupe s’oriente strictement vers les connaissances prouvées, l’approche de l’autre ne résiste pas à ces considérations et pourtant les deux ont, dans une certaine mesure, raison.
Dans quelle mesure l’énergie peut-elle être libre ou quelqu’un pense-t-il ici à la gratuité ? Selon Einstein, l’énergie est directement liée à la masse (E=mc²), d’où il résulte : sans masse, pas d’énergie. Elle est donc ce qui maintient en mouvement les processus que nous désignons par nature, elle en est la force motrice. L’énergie est omniprésente. L’énergie, nous pouvons la sentir ou la percevoir avec d’autres sens, mais difficilement la toucher. Parfois nous pouvons observer son effet ou participer à la transition d’une forme d’énergie à une autre (par ex. par frottement en chaleur).
Comment obtenir de l’énergie et d’où la prendre ? En 1841, J. Robert von Mayer publia ses conceptions en tant que précurseur du principe de conservation de l’énergie (premier principe de la thermodynamique), selon lequel les énergies ne sont pas détruites, mais transformées. L’énergie ne peut pas disparaître dans des systèmes fermés ni surgir du néant, mais elle peut passer d’une forme à une autre. L’énergie peut se présenter sous différentes formes : énergie potentielle, énergie cinétique, énergie chimique, énergie électrique ou encore énergie thermique. L’énergie peut être transférée d’un système à un autre et convertie d’une forme à une autre. Cela vaut toujours sous le postulat que l’énergie totale présente dans un système ne peut ni augmenter ni se perdre.
Jusque-là, tout va bien.
L’univers est constitué de composants que nous connaissons et de bien plus que nous ne connaissons pas encore. L’énergie fait notamment partie de l’inventaire cosmique. Cette énergie cosmique (rayonnement cosmique) n’est manifestement plus aujourd’hui perçue comme un phénomène marginal, mais ce phénomène central du cosmos s’introduit dans le langage quotidien : les neutrinos. Des énergies extrêmes et pour la plupart d’entre nous inimaginables règnent dans le cosmos. Une partie en est perceptible sous forme des rayons du soleil qui nous réchauffent ou nous les voyons sous forme de lumière. La majeure partie des spectres de rayonnement cosmique nous reste cependant imperceptible. Ce sont les neutrinos. Ces particules ont quelque chose de fantomatique, c’est pourquoi on les a longtemps appelées particules fantômes. Elles viennent du soleil et des vastes étendues de l’univers et tombent en permanence sur notre planète en nombre inimaginable, alimentant l’imagination des humains sur l’origine de l’univers ainsi que sur les possibilités d’utilisation future.
Des expériences multimilliardaires s’occupent actuellement dans le monde entier de ces phénomènes et des chercheurs fondamentaux tentent, dans des expériences coûteuses, d’en apprendre davantage sur les neutrinos. Aucun observateur éclairé ne peut sérieusement douter que ces milliards ne soient dépensés que pour percer les secrets du cosmos. Il y a bien plus derrière.
Car ces anciennes particules fantômes ne sont plus du tout si fantomatiques : depuis le prix Nobel 2015, le public sait aussi que les neutrinos possèdent une masse et – comme on l’a appris en cours de mathématiques et de physique – tout ce qui a une masse possède aussi de l’énergie et tous ceux qui les poursuivent chassent en réalité de l’énergie, de l’énergie des neutrinos, des quantités inimaginables d’« énergie libre ».
Ces plus petites particules se meuvent naturellement dans le cadre des lois physiques connues jusqu’ici, comme aussi le principe de conservation de l’énergie, et satisfont donc aussi aux conditions de la mécanique quantique. Cela signifie qu’elles agissent sous le primat que l’énergie est le produit de la masse et du chemin au carré. Cela n’a à son tour rien à voir avec l’« énergie libre », à moins que l’on comprenne l’énergie en général comme libre et que cette liberté ne soit perdue que lorsqu’elle est transformée et mise à disposition du consommateur sous forme de courant électrique moyennant paiement.
À l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT), une balance a récemment été mise en service pour 60 millions d’euros (photo ci-dessus) et l’équipe de physiciens sur place a pour mission de déterminer la masse exacte des neutrinos. Une fois cela accompli, il sera aussi mathématiquement possible de calculer et de représenter exactement l’énergie de ce rayonnement invisible dans une formule, tout comme on peut aujourd’hui calculer l’énergie du rayonnement visible. Cela implique cependant que, du moins jusqu’à aujourd’hui, le dernier secret de l’énergie de rayonnement n’a pas encore été finalement découvert ou dévoilé.
Les neutrinos naissent entre autres lors de la fusion nucléaire à l’intérieur du soleil. Ils sont, après les photons, les deuxièmes particules les plus fréquentes dans l’univers et ne sont soumis ni à la force électromagnétique ni à une autre force, du moins le pensons-nous jusqu’à aujourd’hui. Peut-être cependant nos méthodes de mesure doivent-elles encore une fois devenir plus fines pour reconnaître à nouveau que nous sommes tombés dans l’erreur, dans une hypothèse fausse, comme elle a prévalu pendant des décennies en physique quand on croyait encore que les neutrinos étaient sans masse.
Le prix Nobel de physique 2015 a récompensé le Japonais Prof. Takaaki Kajita et le Canadien Prof. Dr. Arthur McDonald, qui ont développé indépendamment l’un de l’autre des méthodes de mesure permettant d’attribuer une masse aux neutrinos et qui ont ainsi fait vaciller la vision du monde de la physique. Ces connaissances sont, si l’on interprète correctement la physique et si l’on lit entre les lignes, la réponse à ce que l’on désigne par « énergie libre ». Le monde en a toujours rêvé. Sauf ceux qui fournissent encore aujourd’hui de l’énergie de manière nuisible à l’environnement par la combustion de combustibles fossiles et la vendent au consommateur à des prix exorbitants comme sans alternative.
Le flux infini de particules hautement énergétiques qui nous tombe en permanence dessus porte en lui une énergie incroyablement grande, de sorte qu’il ne s’agit maintenant que de mettre en œuvre ces connaissances au profit de l’humanité dans un progrès technologique. Alors, de cette « énergie libre » naîtra, par transformation, de l’énergie électrique utilisable. Elle aura cependant bien entendu, tout comme le « vent libre » qui fait tourner les éoliennes ou le « soleil libre » qui fait naître du courant dans les installations photovoltaïques, besoin d’appareils techniques permettant la transformation en courant électrique et ce partout où il est nécessaire.
Si l’on avait dans son jardin sa propre source de pétrole ou de gaz, l’appellerait-on alors énergie libre ? Ou l’installation photovoltaïque sur le toit, l’éolienne dans le voisinage, est-ce de l’« énergie libre » ? Le cosmos libre et infini – est-ce la véritable origine de l’« énergie libre » ?
L’énergie libre devrait ensuite être disponible arbitrairement, gratuitement et infiniment. Le souhait de sources d’énergie inépuisables est compréhensible, car un remplacement des énergies fossiles ou même renouvelables serait la solution par excellence. Le terme utilisé d’« énergie libre » est donc trompeur et emploie une définition déjà occupée. L’« énergie libre » est un concept lié par le deuxième principe de la thermodynamique. Scientifiquement, l’« énergie libre » est une mesure de la capacité de travail d’un système thermodynamique. C’est la différence entre l’énergie interne d’un système et le produit de la température absolue et de l’entropie (valeur de transformation) (F=U-T*S). L’« énergie libre » (ou énergie de Helmholtz) est une grandeur d’état et est déterminée par l’état actuel du système. Elle est mesurée en joules (J). Comme l’énergie est toujours liée à la masse, toutes les formes de transfert sont définies par le principe de conservation de l’énergie.
Dans le genre d’« énergie libre » qui, par l’interaction de systèmes très divers, est censée fournir un excédent de puissance énergétique dans un système fermé (perpetuum mobile), le souhait est probablement père de la pensée. Nous parlons cependant, dans le cas de l’énergie des neutrinos, d’un système ouvert vers le haut. Le rapprochement de l’énergie des neutrinos par les critiques avec de tels modèles physiquement impossibles résulte souvent d’ignorance (parce que la masse n’est connue que depuis le prix Nobel 2015) ou de mauvaise volonté.
L’énergie qui nous parvient des vastes étendues infinies de l’univers (« énergie libre »), non seulement l’énergie du soleil, mais le rayonnement cosmique en général, infinie et illimitée, offre une richesse encore inconnue de possibilités pour transformer à l’avenir de l’énergie en accord avec les principes de la thermodynamique en énergie utilisable.
Le système à venir n’a plus besoin de beaucoup d’énergie produite de manière centrale par une conversion coûteuse (générée par la combustion de combustibles fossiles) puis transportée sur des centaines de kilomètres avec d’énormes pertes – le système à venir met toujours à disposition exactement la quantité d’énergie dont le consommateur a besoin à l’instant T. À l’avenir, l’énergie électrique devra être convertie à partir de l’« Énergie de rayonnement libre ». L’énergie de rayonnement n’est pas gratuite, mais « beaucoup plus libre » que tout ce qui est encore mis à disposition aujourd’hui.
L’utilisation de cette source d’énergie inépuisable et décentralisée prend de plus en plus d’ampleur. On ne peut pas rendre compte de chaque nouvelle coopération, car des accords de confidentialité (NDA) existent et les entreprises cotées en bourse ont de nombreuses obligations concernant la publication de données pertinentes, de coopérations et de communications ad hoc. Nous pouvons attendre avec impatience les nouvelles officielles du Neutrino Energy Group dans les prochaines semaines et mois.
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