Votre corps est vide à 99,999 % : ce qui compose vraiment votre masse n’a rien à voir avec la matière
Montez sur votre balance ce matin, et regardez bien le chiffre affiché. Vous allez croire qu’il mesure la quantité de matière qui vous compose. Grosse erreur : votre corps est en réalité vide à plus de 99,999 %. Alors d’où vient cette masse bien réelle ? La réponse ne se trouve ni dans les atomes, ni dans la matière comme vous l’imaginez.
Un corps presque entièrement fait de rien
Pour comprendre ce paradoxe, il faut descendre à l’échelle de l’atome, la brique de base de tout ce qui existe. Un atome se compose d’un noyau minuscule, formé de protons et de neutrons, autour duquel gravitent des électrons à distance respectable. Le rapport de taille entre les deux dépasse l’entendement.
Si l’on agrandissait un noyau atomique jusqu’à la taille d’une bille posée au centre d’un stade de football, les électrons tourneraient quelque part dans les gradins les plus hauts. Entre les deux : rien, aucune particule, un vide quasi parfait.
Ce constat, répété sur les milliards de milliards d’atomes de votre organisme, donne un résultat vertigineux : si l’on supprimait tout cet espace vide, l’humanité entière tiendrait dans un volume à peine plus gros qu’un morceau de sucre.
Une image qui rejoint d’autres découvertes hors normes qui bousculent notre vision du réel, un peu comme lorsqu’on apprend que l’Espagne et le Portugal ont inversé leur rotation selon des géologues.
La masse ne vient pas de la matière, mais de l’énergie
On pourrait penser que la masse de votre corps s’obtient simplement en additionnant la masse de chaque particule élémentaire. C’est ce que l’on enseigne généralement, et c’est pourtant largement incomplet. Prenez un proton : il est constitué de trois quarks, mais ces derniers ne représentent qu’environ un pour cent de sa masse réelle.
Le reste provient d’un phénomène plus subtil : l’énergie contenue dans les gluons, ces particules qui maintiennent les quarks collés entre eux via l’interaction forte. Les gluons n’ont pas de masse propre, mais ils véhiculent une énergie considérable.
Grâce à la fameuse équivalence entre masse et énergie établie par la relativité restreinte, cette énergie se traduit directement en masse. Résultat : environ 99 % de la masse du proton provient de cette agitation énergétique interne, et non de la matière au sens classique.
Une mécanique aussi contre-intuitive que celle qui explique pourquoi la langue des chats est râpeuse, ou pourquoi certains avions laissent des traînées blanches et d’autres non.
Ce que ce chiffre change vraiment à votre balance
C’est ce genre de bascule scientifique qui rebat les cartes de notre intuition la plus élémentaire. Nous pensons la matière comme quelque chose de plein, de dur, de résistant au toucher. En réalité, ce que vous sentez comme solide n’est que le résultat de répulsions électromagnétiques entre nuages d’électrons flottant dans un vide quasi absolu.
Ces électrons entourent des noyaux dont la masse dépend, elle, d’une énergie interne insaisissable, celle des gluons et de l’interaction forte. La frontière entre matière et énergie, qu’on croyait nette, s’efface un peu plus à chaque avancée de la physique des particules. Ce n’est pas la première fois qu’une équation vient bousculer nos certitudes sur ce qui nous entoure, ou même sur nous-mêmes.
Ce qui frappe le plus, c’est la modestie de la contribution des quarks : à peine 1 % du poids final. Le reste, ce sont ces gluons sans masse propre qui font tout le travail via l’énergie qu’ils transportent. Une découverte qui change radicalement la manière dont la physique définit la notion même de poids.
La prochaine fois que vous monterez sur une balance, souvenez-vous que ce chiffre ne reflète pas la quantité de matière qui vous compose, mais l’intensité de l’énergie qui s’agite au cœur de chacun de vos atomes. Et si, au fond, nous étions bien moins faits de matière que d’énergie en mouvement ?