La molécule, le chat et le chuteur

Peut-on populariser de la physique de haute volée ... sans se casser la figure?

La fête de la science s'est achevée ce dimanche sur un exploit sportif et technique retentissant commenté par exemple sur ce blog là. Tentons à cette occasion un petit exercice de vulgarisation de voltige (c'est-à-dire "casse-gueule") à savoir : établir un lien entre la vrille transsonique de Baumgartner, la chute libre d'un chat et les modes de déformation d'une molécule. On propose ainsi au lecteur de passer en revue (à grande vitesse) quelques théories physiques de haute volée. C'est parti!

Comment un chuteur libre sort d'une vrille transsonique ... 

sans forcément avoir à connaître la théorie complexe des instabilités des écoulements au voisinage de la vitesse du son (lesquelles sont à l'origine de sa vrille) mais en imitant peut-être ...

Le chat qui retombe sur ses pattes 

L'animal si cher aux physiciens (qui adorent le taquiner) ignore probablement que la compréhension physique de son mouvement passe par une application inattendue d'une théorie de jauge sophistiquée (voir l'exercice  10 p24 de cette introduction à la géométrie et la topologie pour la physique en français, rédigée par Frédéric Faure). Cette théorie est issue de travaux initiés par deux physiciens et un mathématicien, ce dernier travaillant sur l'analyse spectroscopique des...

Vibrations et rotation d'une molécule 

Il s'agit ici d'une animation des modes de déformation d'une molécule d'eau que la spectroscopie infrarouge permet d'analyser en détail.

Quantordinaire et quantastique ou la science (ré)créative

 Phénomène quantordinaire (amusant)

(Prix Ignobel 2000)

   

Une grenouille en lévitation par diamagétisme faible

 dans un champ magnétique intense et fortement non-uniforme

source : High Field Magnetic Laboratory Nijmegen

Phénomène quantastique (étonnant)

(prix Nobel 1913, 1972, 1973, 1987, 2003)

Deux supraconducteurs à haute température critique en lévitation par diamagnétisme parfait
(expériences présentées par Tristan Cren de l'Institut des Nanosciences de Paris,
 à l'occasion de la Fête de la science 2012 à l'université Pierre et Marie Curie)

source: laboussoleestmonpays

La lévitation magnétique : exemples d'articles à ... méditer?

Une application technologique très sérieuse de lévitation par diamagnétisme faible pour la microfluidique.

Un article de l'Union des Professeurs de Physique et Chimie (UdPPC) sur la lévitation magnétique.
L'un des derniers projet futuriste de train rapide à sustentation magnétique (un maglev sous vide) ... en Suisse!
Un article technique en anglais du grand physicien mathématicien Michael Berry (il partagea l'IgNobel avec Andre Geim) qui décrit le principe subtil du piégeage adiabatique, bien utile pour mettre en cage des particules neutres grâce à l'interaction de leur spin avec un champ magnétique non-uniforme.

De la science amusante à la science plus sérieuse ou de L'IgNobel au Nobel

Pour finir signalons au lecteur que si l'expérience de la grenouille volante a valu à son auteur Andre Geim,  un chercheur russe autrefois à l'université de Nijmegen et aujourd'hui à celle de Manchester, de gagner le loufoque prix IgNobel, elle ne l'a pas empêché de s'adonner à d'autres expériences plus sérieuses sur le graphène (un matériau prometteur de l'ingénierie quantique), expériences qui lui ont permis de remporter le prix Nobel de physique 2010 conjointement avec Konstantin Novoselov (voir ce billet de Jonathan Parienté tiré du blog des sciences du journal Le Monde).

L'ingénierie quantique n'en est qu'à ses débuts

Pour le lecteur curieux qui veut avoir une idée de ce que le mot ingénierie quantique (employé dans le billet précédent) pourrait vouloir dire ou du moins l'image que s'en fait un scientifique doté d'une authentique vision tel que Franck Wilzcek (prix Nobel 2004), je recommande cette vidéo en anglais  intitulée (traduction) Quanta, symétrie et topologie:

                                        

Pour les plus courageux, en guise d'approfondissement, je signale ce texte, technique mais très inspirant, du même Wilzcek, sur le sujet des matériaux quantiques artificiels qu'auront pour tâches de créer les ingénieurs quantiques de demain.

Dès aujourd'hui les enthousiastes de la science expérimentale de pointe, bricoleurs (relativement fortunés ...) et futurs Archimèdes, peuvent commencer à explorer les joies de la quantique à la maison en suivant  les traces du formidable travail de la famille Prutchi, père et fille, sur leur site www.diyphysics.com ou à travers leur livre : Exploring Quantum physicis through Hands-on Projects.

Ne pas confondre : quanticien et quant, roi-dragon et cygne noir, indéterminisme et imprédictibilité

Vous pouvez comprendre ça? 

Maintenant que Serge Haroche et David J. Wineland ont ouvert la voie à la manipulation d'objets quantiques individuels, il ne reste plus qu'à attendre quelques progrès supplémentaires en ingénierie quantique pour passer des objets microscopiques contrôlables aujourd'hui (ions, atomes et photons) aux objets macroscopiques demain. A terme le concept de chat de Schrödinger sera peut-être aussi familier que celui d'électron libre! Je peux donc dès aujourd'hui écrire l'expression suivante : 

|quanticien> = |magicien de la physique quantique expérimentale> + |maestro de la théorie quantique>, 

avec l'espoir d'être compris bientôt du plus grand nombre. J'aimerais maintenant soumettre à la réflexion du lecteur la proposition suivante :

|quant> = |analyste quantitatif spécialiste de mathématiques financières> + |étudiant défroqué de quantique>.

L'idée de cette expression m'est venue du vague souvenir d'un article de Philip Anderson sur la fuite des cerveaux des universités américaines vers des sociétés de consultants en management ou des compagnies  financières. La fée Internet me l'a retrouvé. Je ne résiste pas au plaisir de donner (après traduction) un extrait d'une lettre d'étudiant en post-doctorat citée par Anderson et qui s'adresse à un recruteur en ces termes :

Il y a plusieurs raisons pour vouloir quitter le milieu universitaire : l'une d'elle, ce n'est pas la moindre, est le désir d'un environnement de travail qui ... récompense ceux qui prennent des risques appropriés ... les questions scientifiques qui m'ont attiré ... sont reliées à des données du monde réel pour lesquelles il n'existe pas ... de modèle théorique. L'engagement dans ce genre de problématiques ... requiert le désir de relever de nouveaux défis, l'appétit pour le risque, et la capacité d'innover tout en restant humble ... face ... aux données.

Pour sûr! Alors vous êtes sur la bonne voie pour saisir ce qu'est une superposition quantique ... 

... ou du moins avez-vous maintenant une idée de la raison pour laquelle il n'est pas aisé de se faire expliquer toutes les causes de  la crise économique actuelle si les principaux acteurs sont ou ont été spécialistes ou amateurs de quantique!
Et maintenant des deux superpositions quantiques précédentes laquelle modélise le mieux un chat de Schrödinger et un chat du Cheshire? Si vous n'arrivez pas à répondre à cette question ou si vous ne l'aimez pas car cela ressemble trop à de la pataphiloquantique, ou encore si vous préférez les problèmes plus carrés et sérieux, alors ... lisez la suite.

Le chat quantique du Cheshire : un chat de Schrödinger au carré en matière de bizarrerie 

On a évoqué rapidement hier quelques animaux "mythiques" à propos d'articles de recherche traitant de quantique. Je profite de ce billet aujourd'hui pour signaler au lecteur désireux de lire un article de vulgarisation sur le dernier chat à la mode chez les quanticiens ce billet en anglais tiré du blog de la revue de référence Scientific American. Il y est expliqué en quoi le chat quantique du Cheshire, qui s'observe aujourd'hui expérimentalement en laboratoire, est encore plus bizarre que le chat de Schrödinger.
Passons maintenant à d'autres drôles d'emblèmes et de zèbres.

Roi-Dragon versus Cygne Noir : ou l'éconophysicien face au mathématicien financier 

A ma connaissance le terme roi-dragon (dragon-king), s'il a pu apparaître dans le contexte quantique, est avant tout un concept inspiré de la physique statistique des systèmes complexes forgé par Didier Sornette (qui s'est spécialisé dans l'analyse des évènements extrêmes en économie) pour contrer me semble-t-il l'idée de cygne noir développée elle par Nassim Taleb (titulaire d'une thèse en finance d'une université française devenue temple des mathématiques financières mondiales). Il déclare ainsi dans une interview au Temps:

"Il n’y a pas de cygne noir. Les évènements tels que les crises financières sont au contraire tout à fait prévisibles, ainsi qu’en témoignent les découvertes des sciences naturelles et le concept de fracture en ingénierie."

Pour résumer : le physicien de formation, aujourd'hui professeur de risque entrepreneurial à Zurich, affirme avoir les outils pour prévoir les crises tandis que le mathématicien financier de formation, aujourd'hui  épistémologue des probabilités insiste au contraire sur leur caractère intrinsèquement imprévisibles. Je laisse au lecteur le soin de décider qui, des deux protagonistes, est le plus sage et qui est le plus mégalo ... 

De la finance classique à la Phynance moderne 

Il y a un célèbre proverbe brésilien qui dit :  

Cada macaco no seu galho 

Chaque singe sur sa branche.

J'en ferrais volontiers ma devise de blogueur (elle sonne pour moi à la fois comme un avertissement et une permission de prendre la parole ... face aux autres). En ce qui concerne la problématique économique du paragraphe précédent c'est un grand débat à suivre j'imagine ... dans lequel le physicien n'est probablement pas moins ni plus légitime que le mathématicien.

Je voudrais seulement souligner que, si la finance classique doit énormément au calcul des probabilités, la finance moderne doit beaucoup à la théorie mathématique des jeux, fondée dans sa version moderne par un certain John von Neumann, qui se trouve aussi être l'un des pères du formalisme quantique. Elle doit  également un lourd tribu à la physique à travers le calcul stochastique dérivé de la modélisation du mouvement Brownien et qui permet de décrire ce que l'on appelle aujourd'hui justement la physique des marchés. Elle est enfin une grande consommatrice des applications de la mécanique quantique : à travers les transistors qui règlent le balais des électrons dans les ordinateurs et les diodes lasers qui inondent de leurs photons les réseaux de télécommunication par fibre optique. Je pourrais même parler de la cryptographie quantique que d'astucieux physiciens veulent vendre à la banque d'Angleterre ou ont déjà vendu à de fortunés clients.

Ce que nous apprend vraiment la physique moderne 

C'est, pour reprendre le titre d'un article de Thierry Paul qu'il faut lire,

(l')indetérminisme quantique et (l')imprédictibilité classique.

Note finale : l'histoire aussi peut-être nous apprend des choses ...

... je n'ai pas encore donné la date de l'article d'Anderson : c'était en 1999! Je commençais alors une thèse, c'était aussi et surtout la grande époque de la bulle Internet ... qui explosa en 2001, l'un de mes voisins de bureau, qui rêvait de devenir consultant dans une compagnie comme Andersen, vit avec effroi celle-ci  s'effondrer en 2002, suite au scandale Enron. Pendant ce temps là, un jeune ingénieur frais émoulu des Ponts et chaussées  suivait le chant sophistiqué des sirènes mathématico-financières, entre Paris, Londres et Hong-Kong il découvrait les joies du trading, pour "gagner plus" comme on le disait facilement en 2007. Qu'a-t-il pensé alors du crack de 2008 ? L'avait-il prévu, anticipé, avait-il couvert le risque pour lui, son employeur, ses clients, ses amis, ses concitoyens, ses contemporains ... son prochain? 

Le plus beau sourire de physicien quantique ...

... qu'il m'ait été donné de voir se dessine magnifiquement sur le visage iconique de Stephen Hawking, dans les dernières secondes de cette vidéo (tournée par la BBC le 4 juillet dernier), lorsqu'il raconte comment il a perdu 100$ à l'occasion d'un pari sur la découverte de la particule que vous devinerez sûrement même si son nom n'a pas été prononcé aujourd'hui à Stockholm ...

source BBC

Heureux les hommes et femmes, telles Freeman Dyson et Jocelyn Bell Burnell, qui savent qu'ils n'auront probablement jamais le prix Nobel ! 

Patience, courage, ténacité et sérénité à tou(te)s les autres qui attendent peut-être ...

Yes We Quan ! Donner à voir le chat de Schrödinger et le sourire de celui du Cheshire ...

Rendre possible le Quantastique pour révéler la beauté du Quantordinaire
Or donc deux physiciens ont été récompensés ce jour pour avoir développé des techniques qui permettent de manipuler des objets quantiques individuels. Je rangerais volontier ces objets créés par l'homme dans une nouvelle catégorie du réel: le Quantastique (*). Quant-au Quantordinaire il désignerait pour moi toute la matière ordinaire, celle qui se révelle naturellement à nous par les cinq sens mais dont notre intelligence (notre seul et unique super-pouvoir) nous fait comprendre le caractère impénétrable (et stable) uniquement par le miracle de la physique quantique.

Le sourire du chat quantique du Cheshire ...
Dans mes souvenirs d'étudiant Serge Haroche n'est pas un professeur excessivement souriant ... mais, sans avoir eu le temps encore de voir des images de sa première déclaration publique, je suis sûr que son sourire est bien là, intérieur ou ailleurs, un peu à la manière du chat du (conté de) Cheshire ... celui qu'imagina Lewis Caroll et qui inspira sûrement Erwin Schrödinger pour son expérience de pensée célèbre ... celle-là même que notre désormais prix Nobel national, secondé par une brillante équipe, rendit concrète en réalisant le tour de force de créer et observer d'authentiques chats de Schrödinger !

Voici une vidéo d'une conférence publique de Serge Haroche sur la mécanique quantique (et ses chats...) présentée dans le cadre de l'Université de tous les Savoirs en juillet 2000.

Morceaux choisis du bestiaire (du pays) des Merveilles Quantiques

Voici à titre d'exemples facétieux quelques articles scientifiques sérieux (**) et récents, extraits de la base de données arxiv.org.

Commençons par les chats:
Hunting for the Quantum Cheshire Cat, Antonio Di Lorenzo
The Complete Quantum Cheshire Cat, Yelena Guryanova, Nicolas Brunner, Sandu Popescu
Twin Quantum Cheshire Cats, Issam Ibnouhsein, Alexei Grinbaum
Quantum Cheshire Cats, Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Paul Skrzypczyk
The Cheshire Cat Principle from Holography, Holger Bech Nielsen, Ismail Zahed
The Cheshire Cat Hadrons Revisited, Mannque Rho
The Higgs field as the Cheshire cat and his Yang-Mills "smiles", L.D. Lantsman, V.N. Pervushin.

Continuons avec les dragons:
Statistical Outliers and Dragon-Kings as Bose-Condensed Droplets, V. I. Yukalov, D. Sornette
Simulation of Reactors for Antineutrino Experiments Using DRAGON, L. Winslow
DRAGON: Monte Carlo generator of particle production from a fragmented fireball in ultrarelativistic nuclear collisions, Boris Tomasik
Quantum gravity as Escher's dragon, A.V. Smilga

& terminons avec la licorne !
Hairs on the Unicorn: Fine Structure of Monopoles and Other Solitons, Alfred S. Goldhaber


Une pate finale de formalisme quantique illustré

le chat de Schrödinger / Schrödinger's cat

(superposition quantique d'un chat vivant et mort)

le chat quantique du Cheshire / Quantum Cheshire Cat 

(superposition d'un chat et de son sourire?)

Remarques:
(*) après une brève recherche par Internet il semblerait que j'emprunte ce néologisme en français à Jean Perdijon dans un livre intitulé Einstein, la relativité et les quanta.
(**) on reviendra un autre jour sur le sens de cet adjectif dans la science (post)moderne ...

Demain c'est la fête de la Science en France à moins que cela ne commence dès aujourd'hui ...

Il est H-1 chers passionné(e)s de physique!

Dans moins d'une heure nous saurons quelles découvertes ou avancées majeures auront retenu l'attention du jury du prix Nobel de physique 2012. Est ce que la date de la récompense comparée à la date de la découverte battra un nouveau record? Dans le cas de la particule dont tout le monde connait désormais le nom (pourrait-elle devenir aussi célèbre que la formule d'Einstein?) il y aurait comme un higgs pardon, un hic car la date de dépôt des nominations est le 1er février or l'annonce prudente du CERN à propos de la dite particule n'a été faite ... que le 4 juillet! Alors est-il raisonnable d'aller plus vite que nécessaire? Réponse dans quelques minutes... ici.

"The wonderful thing about science is that it's alive" 

Ce qu'il y a de merveilleux avec la science c'est qu'elle est vivante

Richard Feynman

Il est H0: félicitations docteurs Haroche et Wineland!
Alfred Kastler (Nobel 1966), Claude Cohen-Tannoudji (Nobel 1997) et maintenant Serge Haroche (Nobel 2012) ... quel extraordinaire passage de relais, rue Lhomond à Paris où se trouve le Laboratoire Kastler Brossel!

Entre complexité et implexité 
La Quantique ne laisse décidément de fasciner les Hommes ... mais en laisse aussi beaucoup perplexes et pas des moindres ! 

Combien de possibles bosons de Higgs nous contemplent vraiment depuis ces peta-octets de données analysées?

Si l'on en croit ce billet en français, signé Pauline Gagnon et tiré du toujours excellent blog scientifique Quantum Diaries, les physiciens en auraient détecter quelques centaines (à la mi 2012) ...

"Voici la distribution selon la masse des 59059 événements sélectionnés par ATLAS dans le canal à deux photons. Le petit excès à 126.5 GeV contient 170 évènements pouvant venir de bosons de Higgs. La courbe sous dessous représente ce qu’il reste une fois qu’on a soustrait le bruit de fond approximé par la courbe en rouge sur le graphe du haut et rendant le petit excès plus visible."

Si l'on a la chance d'être abonné à la revue Reflets de la physique, édité par la SFP (Société Française de Physique) on apprend à la lecture d'une note d'un article de Lucia di Ciaccio et Gauthier Hamel de Monchenault (Découverte du boson de Higgs au LHC? 31 (2012) 17-19) que les physiciens en auraient  produit davantage: quelques centaines de milliers ...

"Parmi le million de milliard de collisions inélastiques proton-proton à 7 ou 8 TeV qui se sont produites au coeur des détecteurs ATLAS et CMS au rythme de 600 millions par seconde, seulement 200 000 bosons de Higgs de masse égale à 126 GeV auraient été créés. Ces bosons se désintègrent instantanément, dans la grande majorité des cas selon des modes impossibles à distinguer des bruits de fond, et qui souvent ne déclenchent même pas l'enregistrement de l'évènement ..."

Ajout du 16 décembre 2012
Constatant que ce billet est l'un des plus lus sur ce blog j'en profite pour le compléter en renvoyant le lecteur désireux d'avoir d'autres informations quantitatives sur la physique explorée au LHC et sur le Higgs en particulier (mais sans formalisme mathématique avancé) vers cette présentation simple et claire issue d'une conférence Népal .

Extrait de la conférence Népal : "Qu'est ce que la masse : le projet LHC"

Remarque : Népal est un acronyme pour Noyaux et Particules au Lycée, conférences que les chercheurs et ingénieurs en physique nucléaire ou en physique des particules de l'IN2P3/CNRS et de l'Irfu/CEA donnent gratuitement dans les lycées français à la demande des professeurs en soutien avec l'UdPPC (Union des Professeurs de Physique et de Chimie).

(le) Boson scalaire et les sept théoriciens (A)BEHHGK

Mécanisme de Anderson-Higgs ou mécanisme BEHHGK ?

Pour en savoir plus sur l'histoire de la naissance du champ de Higgs et de son boson dans les têtes de quelques théoriciens au début des années 60, on peut lire cet article de presse (publié juste après l'annonce de sa probable mise en évidence expérimentale cette année). Si l'on veut approfondir la question d'un point de vue scientifique on lira avec intérêt ce billet de Vixra Log qui propose en particulier une chronologie fouillée du sujet qui démarre en 1928 avec le travail de Heisenberg sur la description du ferromagnétisme comme brisure spontanée de symétrie et s'achève en 1976 avec le premier article expliquant précisément comment observer avec un accélérateur de particules le boson de Higgs (le premier auteur est John Ellis). Si l'on veut en savoir plus encore sur les protagonistes et les enjeux de paternité des idées théoriques il faut lire ce billet de Peter Woit sur son blog Not Even Wrong. Le lecteur y sentira peut-être les nuances qui existent entre communautés de physiciens (physique du solide et physique des particules) sur les critères de reconnaissance  de la valeur (ou d'exigence) pour un travail scientifique; il découvrira ainsi les raisons pour lesquelles le  nom de Philip Anderson ne restera peut-être pas attaché à ce mécanisme. 

Do you like name dropping (or betting)? 

A propos BEHHGK est l'acronyme de: Brout, Englert, Higgs, Hagen, Guralnik, Kibble (l'ordre n'est pas alphabétique mais respecte en gros la chronologie des publications scientifiques sur le sujet semble-t-il).

Pour terminer le petit-jeu des prédictions abordé dans le billet précédent je me permets de citer ce dernier sondage effectué auprès d'internautes sur le blog scientifique de Vixra à qui il a été demandé de choisir "un troisième homme" dans l'hypothèse où Higgs et Englert auraient le prix  .

Tom Kibble 21.69% (41 votes) 

Pas de troisième lauréat 16.93% (32 votes) 

Lyn Evans 16.4% (31 votes) // l'un des pères du LHC pourrait-on dire

Rolf Heuer 8.99% (17 votes) // le directeur actuel du CERN

Phil Anderson 7.41% (14 votes)
Jeffrey Goldstone 5.82% (11 votes) // un théoricien dont le travail est en partie à l'origine du mécanisme (A)BEHHGK.

John Ellis 5.29% (10 votes) // l'un des théoriciens phénoménologistes  les plus respectés du CERN
Gerald Guralnik 3.7% (7 votes)
Carl Hagen 3.7% (7 votes)
Alexander Polyakov 3.17% (6 votes) // un grand théoricien à l'origine de la "version russe" du mécanisme de Higgs ...
Gordy Kane 2.65% (5 votes) // un des grands phénoménologues de la physique des particules de l'autre côté de l'Atlantique.
Autres: 4.23% (8 votes) 

Enfin si vous voulez gagnez de l'argent en pariant c'est (peut-être) encore possible, voici des cotes tirées d'un site de bookmakers: 

Higgs/Englert Only 3.00
Prize not award for Higgs boson-related work 5.00
Any Other Higgs boson-related combination 6.00
Higgs Only 7.00
Higgs/Englert/Goldstone Only 8.00
Higgs/Englert/Kibble Only 9.00
Higgs/Englert/Guralnik Only 17.00
Higgs/Englert/Hagen Only 17.00
Higgs/Englert/Ellis 26.00
Higgs/Englert/Anderson Only 51.00

Prof et Grincheux ...
Comme on le voit Philip Anderson n'a pas la cote non plus chez les parieurs. Il faut dire aussi qu'il est le seul de la liste à avoir déjà eu un prix Nobel de physique, en 1977 (cela dit un physicien en a déjà obtenu deux dans le passé: John Bardeen, en 1956 et 1972, pour l'invention du transistor et la construction de la théorie BCS de la supraconductivité).

Quoiqu'il en soit: nil volentibus arduum ... et encore longue vie au célèbre théoricien américain, aux écrits parfois grincheux mais avant tout l'un des meilleurs professeur de physique du solide qu'il m'ait été donné de lire (avec notre maître français, un autre Philippe, Nozières)!

Spéculer sur le prochain Nobel de physique = renvoyer l'image d'une science vivante

Prédictions collectives
Voici les résultats d'un sondage en ligne organisé par le Joint Quantum Institute de l'université du Maryland le mois dernier. Le sujet de physique proposé est donné en premier, viennent ensuite entre parenthèse les noms de possibles lauréats et enfin le pourcentage d'internautes ayant pariés sur le choix de l'académie royale des sciences de Suède. L'annonce officielle pour le prix Nobel de physique sera faite le mardi 9 octobre 2012 à 11h45 heure locale (pas de décalage horaire avec la France) :

Information quantique/ intrication (Zeilinger, Bennett, Zurek, Haroche , Pritchard, Kimble, Wineland, Zoller, Cirac) - 21.2% 
Découverte de particules -- quarks top et bottom, découverte d'un probable boson de Higgs - 16.6% 
Nonlocalité quantique (Aspect, Clauser) - 16.6% 
Ralentissement de la lumière / transparence électro-induite (Hau, Walsworth, Lukin, Harris, Scully) - 10.3% 
Méta-materiaux (Veselago, Pendry, Smith, Zhang, Schultz, Leonhardt) - 6.3% 
Laser LED (Holonyak, Nakamura) - 5.7% 
Théorie du Chaos (Feigenbaum, Ott, Yorke, Grebogi, Swinney) - 4.6% 
Cristaux photoniques (Yablonovitch, Lin, Joannopoulos, John) - 4%
Matière sombre (Rubin) - 4% 
Planètes extrasolaires (Wolszczan, Frail, Butler, Marcy, Mayor, Queloz) - 3.4% 
Nanotubes de carbones (Iijima, Dekker, Avouris, Lieber), Ebbesen) - 2.6%
Inflation cosmologique (Guth, Steinhardt, Linde) - 2.3% 
Elements superlourds (Armbruster, Oganessian, Hofmann) - 1.4%
Plasma quark-gluon (Gyulassy, Zajc, Mueller) - 0.9%

remarque: par esprit légèrement cocardier et amicalement féministe je me suis permis de souligner les noms de scientifiques français (2) et de femme (1) que j'ai reconnus.

Pronostique et divagations personnelles

Récompenser dés cette année la récente découverte expérimentale faite au CERN (pressentie en décembre 2011 et annoncée officiellement le 4 juillet dernier) me parait presque incontournable tant l'évènement est important pour la physique des particules; reste le problème de l'attribution à trois personnes physiques au plus. Mais cette contrainte est-elle vraiment incontournable pour le jury (*)? Soyons audacieux ! Je proposerais donc volontiers comme nominés (attendus): les collaborations internationales ATLAS et CMS "pour leur découverte d'un nouveau type de boson impliqué dans la brisure de la symétrie électrofaible", et j'ajouterais comme nominé surprise, pourquoi pas, Tim Berners-Lee "pour sa contribution aux technologies des réseaux d'échanges de l'information à l'échelle du globe"? Après tout si des montagnes de données d'une extrême complexité à analyser ont pu être dépouillées aussi vite c'est grâce au web d'hier et aux technologies de grille  de demain que développe le CERN avec d'autres acteurs, lesquelles permettent d'augmenter les potentialités de l'Internet. Naturellement il s'agit là d'un pur fantasme de blogueur, il serait surement plus raisonnable qu'un tiers du prix aille à l'expérience CDF du Tévatron pour sa découverte expérimentale du  quark top en 1994 ...
Signalons que l'identification du boson découvert prendra du temps comme l'explique bien ce billet (en français) du blog Quantum Diaries. Aussi il me parait prématuré d'attribuer un prix à des travaux théoriques sur le mécanisme (A)BEHHGK dont le boson de Higgs est la matérialisation concrète pour ainsi dire...

Sinon, en référence au centenaire de la mort d'Henri Poincaré et en souvenir d'une histoire fameuse qui le lie à la Suède (où, d'une erreur fatale naquit une idée féconde ...) je rêverais de proposer l'astronome français Jacques Laskar pour sa découverte de la non stabilité du système solaire, une très belle application de la théorie du chaos déterministe aperçue par Poincaré et ressuscitée des limbes par le météorologiste aujourd'hui disparu Edward Lorenz; il faudrait naturellement accompagner cette nomination par celle-s d'un-e ou deux autres physiciens-iennes s'étant illustrés-es dans d'autres applications de cette théorie (voir les noms cités dans le paragraphe précédent).

* ajout (jour J-1)
Cet article intéressant du Christian Science Monitor (daté du 6 juillet) analyse le problème du choix des lauréats si le thème de la découverte du boson de Higgs est récompensé. L'importance du travail collaboratif dans la science moderne et particulièrement au LHC est soulignée et la question de la possibilité d'une récompense collective est soulevée. A ce propos Sven Lidin du comité Nobel de chimie fait la déclaration suivante dans l'article:

"The Royal Swedish Academy of Sciences is allowed to award the science Nobels to groups, just as the Nobel Peace Prize has gone to groups such as the Intergovernmental Panel on Climate Change in 2007 and the United Nations in 2001. The academy simply hasn't needed to award groups yet ... Even large groups are normally driven by individuals, ... So far, the science Nobel working groups have looked for those leaders. It may be more difficult to identify leaders in large groups, he said, but that doesn't mean they don't exist. "

que je traduirai par:

L'Académie royale des sciences de Suède est autorisée à décerner les Nobel scientifiques à des groupes, tout comme le Nobel de la Paix est allé à des groupes tels que le Groupe d'experts intergouvernemental sur le changement climatique en 2007 ou les Nations Unies en 2001. L'académie n'a tout simplement pas encore eut besoin de récompenser des groupes jusqu'à présent ... Même les grands groupes sont généralement dirigés par des individus, ... Jusqu'à présent, les groupes de travail pour les Nobel scientifiques ont toujours cherché à identifier des meneurs. Il peut être plus difficile d'identifier les meneurs dans les grands groupes mais cela ne signifie pas qu'ils n'existent pas. 

Avec mon regard d'ancien post-doc physicien et pour avoir eu la chance de baigner quelques semaines dans le bouillon de sciences, de technologies, de langues et de cultures du CERN en 2010 (grâce au programme High School Teacher), il me semble qu'une telle tache sera plus ardue dans le cas du travail sur le boson de Higgs; c'est la raison pour laquelle si le prix de physique récompensait globalement des équipes telles qu'ATLAS, CMS (voir le LHC) j'y verrais le signe audacieux et courageux de la reconnaissance qu'une nouvelle ère s'ouvre pour la science et que malgré les dimensions démesurées de certaines expériences, c'est toujours une aventure humaine. Je pense aussi qu'il est bon de montrer au grand public qu'il ne faut pas systématiquement avoir peur de la science lourde, celle des grands instruments scientifiques (big science en anglais) et que malgré les difficultés forcément immenses à faire travailler ensemble des milliers de scientifiques de pays, de culture, de disciplines différentes, cette tache est possible et elle porte des fruits pour tous les Hommes!