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Le Pharmachien sort un livre !

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Pharmachien
Ça fait déjà un bout de temps que je suis le blog du Pharmachien qui est, je cite, le blogue impertinent qui simplifie la science et anéantit la pseudoscience . Tenu par un vrai pharmacien et un vrai québécois, Olivier Bernard, ses bandes-dessinées sont tout simplement formidables car il tire à boulets rouges tout ce […]
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Rock’n’Science! a déménagé ! Ou alors est passé dans un trou spatio-temporel. Mais la vie n’est elle pas un trou spatio-temporel ? C’est pas bien les titres trop long, autant écrire un article alors, hein ? Gros malin

Salut les bilous et les biloutes (dans le cas où ces expressions existent). Vous vous êtes sûrement rendus compte que le modeste blog que vous consultez ne publie plus de nouveaux trucs depuis… Lire la suite

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La différence de masse entre proton et neutron obtenue par calcul pour la première fois

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proton-neutron
Ça pourrait paraître trivial, mais ça ne l’est pas du tout ! Des chercheurs européens viennent de réussir à calculer avec une très bonne précision la différence de masse qui existe entre le proton et le neutron. Ils l’ont calculée uniquement grâce aux théories de l’électrodynamique quantique (la QED, qui dirige la force électromagnétique) et de la chromodynamique quantique (la QCD, qui gère la force nucléaire forte).


La différence de masse existant entre un neutron et un proton vaut très exactement 0,14% de la masse moyenne du proton et du neutron (la masse du neutron vaut 939,565 MeV et celle du proton 938,272 MeV).
Cette petite différence de 1,29 MeV entre nos deux nucléons préférés est fondamentale pour nous tous. En effet, si cet écart de masse était différent, l’Univers ne ressemblerait pas du tout à ce que nous connaissons…
Si cette différence de masse était plus faible que la masse de l’électron (0,511 MeV), même très légèrement, les atomes d’hydrogène se seraient transformés immédiatement en neutrons + neutrinos, par un effet qu’on appelle la désintégration béta inverse (le proton et l’électron fusionnent). A l’inverse, si la différence de masse entre le neutron et le proton était inférieure à sa valeur actuelle mais supérieure à la masse de l’électron, les conséquences seraient dramatiques : l’Univers primordial aurait rapidement et très efficacement produit une fusion de l’hydrogène en hélium, ne laissant presque plus d’hydrogène pour fournir du carburant aux étoiles, il n’y aurait pour ainsi dire pas existé d’étoiles. 
Et si l’écart de masse entre protons et neutrons était supérieure à ce qu’elle est, la synthèse des noyaux au delà de l’hydrogène serait très difficile, voire impossible, et donc adieu nos beaux atomes de carbone, d’oxygène et autres, adieu nos belles molécules…

Il y a deux contributions fondamentales à la différence de masse entre neutrons et protons, qui diffèrent, rappelons-le, seulement par un de leur trois quarks constitutifs (quarks u,u,d pour le proton et u,d,d pour le neutron) : ces deux contributions sont d’une part les interactions électromagnétiques entre les trois quarks et la différence de masse entre le quark Up (u) et le quark Down (d).
Ce qui est contre intuitif, c’est que, si le proton ne différait du neutron que par sa charge électrique positive et si cette charge était uniformément répartie, sa masse devrait être plus grande que celle du neutron, à cause de son énergie électrostatique additionnelle (selon Einstein, l’énergie est équivalente à la masse, faut-il le préciser, on exprime d’ailleurs les masses en unité d’énergie). Mais c’est là qu’intervient la structure interne des nucléons, avec leurs trois quarks et leur mer de gluons liant le tout. 

Selon le modèle théorique de la chromodynamique quantique (QCD), les quarks Up et Down se comportent de la même façon avec les gluons, qui sont les bosons médiateurs de la force nucléaire forte entre quarks. C’est le fait que le neutron a un quark Down en lieu et place d’un quark Up, qui le rend plus lourd que le proton : le quark Down se trouve être plus lourd que le quark Up. 
Mais cette vision des quarks est très simplifiée. Pour connaître exactement la différence de masse entre ces deux assemblages de quarks et de gluons que sont le neutron et le proton, les équations de la QED et de la QCD doivent être résolues en même temps. Et il n’y a pas que le neutron et le proton qui possèdent des quarks u et d, il existe aussi une flopée d’autres particules. 
Szabolcs Borsányi, de la Bergische Universität de Wuppertal et ses collègues européens, dont un physicien français de l’Université Aix-Marseille, se sont ainsi attaqué à la résolution de ces équations pour toute une série de particules composites dont le neutron et le proton. Ils ont pour cela profité des progrès gigantesques de la puissance de calcul informatique, qui n’était pas accessible il y a encore quelques années. 
Ecarts de masse calculés pour les couples neutron/proton (DN
mésons Sigma+-Sigma- (DS), Xi-/Xi0 (DX) ou mésons  D+/D0 (DD
) entre autres (Borsanyi et al.)

Ce qui est remarquable dans ces calculs, c’est que les physiciens ont utilisé avec succès une méthode parfois controversée qu’on appelle la renormalisation. Une partie de la masse des quarks Up ou Down est liée à l’énergie de leur champ électrique, qui est une auto-énergie, une quantité divergente, infinie. Mais des quantités finies  ayant un sens physique, peuvent en être extraites en calculant des changements (finis) de cette auto-énergie lorsque le quark se retrouve dans des environnements différents, comme par exemple dans différentes particules. C’est cela qu’on appelle la renormalisation. Le succès du résultat de Szabolcs Borsányi et ses collègues montre que c’est la bonne méthode, même si elle déconcerte pas mal de physiciens.
Szabolcs Borsányi et ses collègues ont donc réussi à calculer pour la première fois l’écart en masse du neutron et du proton, avec une incertitude de quelques dizaines de pourcents seulement, ce qui est une prouesse, et des incertitudes plus faibles pour d’autres particules, et même des prédictions pour des cas encore jamais mesurés expérimentalement.

Avec les progrès futurs de la puissance des ordinateurs, la précision obtenue par ces mêmes calculs pourra être encore grandement améliorée. Cette première est en tous cas un véritable jalon dans le domaine situé à la lisière de la physique des particules et de la physique nucléaire : inclure avec succès dans un même calcul la QED et la QCD avec de grands détails, deux théories si différentes dans leur approche calculatoire…

Grâce à ce type de calculs, la physique nucléaire risque bien de subir une petite révolution en atteignant un degré de précision accru, qui pourrait avoir des implications importantes pour l’astrophysique, par exemple pour l’étude précise des supernovae ou des étoiles à neutrons, qui sont aujourd’hui toujours difficiles à modéliser.

Source : 
Ab initio calculation of the neutron-proton mass difference
Sz. Borsanyi, et al.
Science Vol. 347 no. 6229 pp. 1452-1455 (27 March 2015)
http://drericsimon.blogspot.com
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La sélection scientifique de la semaine (numéro 167)

– Paléontologie : découverte d’une nouvelle espèce d’”oiseau-terreur”. (en anglais) – Les plus anciens outils en pierre – 3,3 millions d’années, ce qui remonte à peu près à l’époque de la célèbre australopithèque Lucy – ont été découverts au Kenya. … Continuer la lecture

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La revanche des planètes déchues

PIA19317.gif
Voici neuf ans, lorsque l’union astronomique internationale (IAU) décida (enfin, ceux qui étaient là pour voter) de créer la catégorie des “planètes naines”, il y eut certes une levée de boucliers pour critiquer la rétrogradation de Pluton, mais personne n’aurait pu mettre un “visage” sur ces fameuses “planètes qui n’en étaient plus”. Nombreux étaient ceux qui n’avaient jamais entendu parler de Cérès, ou qui l’imaginaient comme un gros astéroïde, à l’instar de Vesta. Et je ne vous parle pas d’ErisHauméa et Makémaké : je parie qu’un micro-trottoir dans une rue bondée les assimilerait davantage à des héros de DragonBall Z qu’à des objets célestes. Tout ceci est en train de changer. Les projecteurs sont désormais braqués sur les planètes déchues, et l’on découvre avec émerveillement des paysages inconnus et de nouveaux mystères. Cérès et ses taches blanches. La surface de Pluton, ses satellites Charon, Nix, Kerberos, Hydra et Styx.  Et, aux confins du système solaire, la ceinture de Kuiper, ce réservoir à comètes mais aussi… à planètes naines.  D’autres Pluton, une dizaine peut-être, ou beaucoup plus, qui sait, que l’on n’a pas encore repérées d’ici mais qui tourneraient autour du Soleil, comme les autres. Le coup de projecteur, c’est aussi un coup de coeur pour cette photo de Cérès prise le 10 avril. On y découvre les cratères de son pôle Nord, comme un petit avant-goût de ce qui nous attend dans les semaines qui viennent, quand la sonde Dawn aura enfin rejoint son orbite de travail et révélera Cérès dans toute sa lumière, passant des images floues d’il y a quelques mois à des analyses détaillées de sa surface et de sa composition.   PIA19317.gif Crédit photo : animation prise par Dawn à 33000 kilomètres de Cérès ( NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA) Pendant que Dawn se prépare à examiner Cérès sous toutes les coutures, Pluton est encore une tache floue. Alors que l’on a fêté en janvier les 85 ans de sa découverte, on ne sait toujours pas à quoi ressemble la surface de celle qui a été pendant longtemps la neuvième planète du système solaire. Cette semaine, tous les amateurs d’astronomie se sont émerveillés devant deux petits points en couleur qui nous donnent envie de mettre des lunettes pour les voir plus nettement. Deux petits points pas vraiment nets, photo pixélisée au point que si l’on en prenait une de la Terre avec la même qualité, on ne verrait même pas les continents. Pourtant, ces deux petits points aux contours indécis perdus dans le noir de l’espace représentent la meilleure image en couleurs que l’on ait de Pluton et son satellite Charon. Ce système binaire (Charon représente la moitié de la taille de Pluton), est quarante fois plus éloigné du Soleil que ne l’est la Terre, et un engin spatial fabriqué par l’Homme, la sonde New Horizons, va bientôt le découvrir. Demain (enfin, à partir de juillet), nous aurons des photos de Pluton dignes des photos satellite de Google Maps. Ce ne sera plus une tache floue, mais une planète comme les autres, même avec une étiquette de “naine”.  nh-first-pluto-charon-color-image.jpg Crédit photo : c’était le 9 avril : première image en couleur de Pluton prise par une sonde spatiale. (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute) On va pouvoir mettre un “visage” sur le nom de Pluton, tout comme au fil du 20ème siècle on a pu obtenir des photos des autres planètes de notre système solaire. Avec Pluton, c’est une nouvelle frontière qui s’établit… et qui sera repoussée lorsque New Horizons nous transmettra, quelques années plus tard, des images d’autres “objets” de la ceinture de Kuiper. La sonde ne devrait pas approcher Eris, Hauméa, Makémaké… Mais peut-être verra-t-elle d’autres naines et néanmoins planètes, qui nous attendent dans le noir. 2014 a été l’année de la comète, grâce à la sonde européenne Rosetta. 2015 est celle des planètes naines avec Dawn et New Horizons. Et le système solaire en devient un peu plus grand. Continue reading

La clé pour trouver les causes et les solutions à vos insomnies

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www.secrets-du-sommeil.com
Dans cette article, je vais vous dévoiler la technique que j’utilise lors de la première étape de mes accompagnements de personnes souhaitant résoudre leurs problèmes d’insomnies. Cette technique clé développée par Robert Dilts est issue de la PNL (Programmation Neurolinguistique) et permet de … Lire la suite La clé pour trouver les causes et les solutions à vos insomnies is a post from: Les secrets du sommeil Continue reading