Dicke

D'abord diplômé, en 1939, de l'université de Princeton, Dicke obtient son doctorat en physique à l'université de Rochester en 1941, sous la direction de Lee DuBridge. Pendant la Seconde Guerre mondiale, il participe, en collaboration avec les chercheurs du  Radiation Laboratory du MIT (Massachusetts Institute of Technology) au développement de radars. Il rejoint ensuite le département de physique de l'université de Princeton, où il a passé le reste de sa carrière.
-

Robert Dicke (1916-1997).
Image : Princeton University.

A partir de 1946, Dicke développe des techniques de spectroscopie précises pour mesurer les fréquences et les énergies des transitions atomiques. Mais dans les années 1950, c'est la cosmologie qui concentre l'essentiel de ses préoccupations, et en particulier la possibilité de tester et de dépasser la relativité générale. Ainsi va-t-il reprendre pour les prolonger les idées d'Ernst Mach, qui avait suggéré que les masses environnantes pouvaient influencer les mouvements d'un objet, remettant ainsi en question la notion de masse inertielle. Robert Dicke, lui, propose que la répartition de la matière dans l'univers pouvait influencer les lois de la physique, y compris la gravité, en particulier dans le contexte de la cosmologie relativiste (principe de Mach-Dicke). 

Une réflexion qui le conduit à proposer en 1957, avec Carl Brans (né en 1935), une théorie de la gravitation différente de celle d'Einstein (théorie de Brans-Dicke), inspirée par une ancienne idée de Dirac qui mettait la valeur de la constante de gravitation G en relation avec l'âge de l'univers et incité à s'interroger sur de possibles variations dans le temps des constantes fondamentales.

La théorie de Brans-Dicke se définit comme une extension de la relativité générale en introduisant un champ scalaire (appelé champ de Brans-Dicke) aux côtés du champ tensoriel (le champ gravitationnel) décrit par la métrique de l'espace-temps (L'équation d'Einstein).

La constante fondamentale de la théorie de Brans-Dicke est le paramètre ω (omega), qui mesure l'intensité de l'interaction entre le champ scalaire et la gravité. Lorsque ω tend vers l'infini,  les effets du champ scalaire deviennent négligeables et les équations de la théorie de Brans-Dicke convergent vers les équations de la relativité générale d'Einstein. 

Dans la théorie de Brans-Dicke est que la constante gravitationnelle n'est plus strictement constante, contrairement à ce que la relativité générale postule. Au lieu de cela, elle devient une fonction du champ scalaire, ce qui signifie que la force de gravitation peut varier dans le temps et dans l'espace.

Cette théorie n'a pour l'instant bénéficié d'aucune validation expérimentale ou observationnelle, et c'est celle de la relativité générale qui reste aujourd'hui le plus souvent adoptée par les physiciens.

En collaboration avec Jim Peebles , il refait au début des années 1960 la prédiction, déjà formulée par George Gamow,  Ralph Alpher et Robert Herman, de l'existence du rayonnement rayonnement thermique (= fond diffus cosmologique) émis dans les premiers temps de l'expansion de l'univers ( La théorie du big bang). Si bien que lorsqu'en 1964, Arno enzias et Robert Wilson captent accidentellement ce rayonnement pour la première fois, Dicke, expert par ailleurs dans la détection des rayonnements micro-ondes, est-il le mieux placé pour identifier et prendre la mesure de la découverte. Par la suite, il dirige une équipe de chercheurs à Princeton dédiée la détection et à à l'étude de ce rayonnement. L'adaptation des dispositifs de détection mis au point au MIT pendant la guerre permettront ainsi à Dicke de fixer à ce rayonnement un valeur inférieure à 20 K, surévaluée par rapport à la valeur aujourd'hui reconnue (3 K), mais en accord avec le scénario général du big bang.

Parmi les nombreux autres travaux conduits ensuite par Dicke à Princeton, on mentionnera ses études pionnières des fluctuations du fond diffus cosmologique, qui lui ont permis d'établir des corrélations avec la distribution des grandes structures dans l'univers. Dans cette même perspective, Dicke a aussi étudié les processus de croissance de ces structures cosmiques (effondrement gravitationnel et  formation de galaxies et d'amas de galaxies). Il a également travaillé sur l'effet Sunyaev-Zel'dovich, un phénomène qui se produit lorsque les photons du fond diffus cosmologique interagissent avec les électrons chauds présents dans les amas de galaxies.