LisezLaScience – 10 – Le Temps (qui passe ?) d’Étienne Klein

Le temps (qui passe?) Étienne Klein crédit : Bayard http://goo.gl/Hk7x8M
Lors du dernier épisode de LisezLaScience, j’avais parlé du livre de Trinh Xuan Thuan “Désir d’Infini” où il nous parlait de l’Infini, et de sa présence dans l’Histoire de l’Homme, que ce soit en philosophie, en mathématiques ou en physique et plus particulièrement en astronomie, sujet de prédilection de l’auteur. L’épisode d’aujourd’hui, le numéro 10,…

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La sélection scientifique de la semaine (numéro 156)

- Une exoplanète dispose d’un système d’anneaux gigantesque, deux cents fois plus grand que celui de Saturne. – Astronomie toujours : la Voie lactée éjecte à toute allure deux énormes bulles de gaz. – Joli débat : étant – au moins … Continuer la lecture

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La Renaissance du Temps 1/2

A l’occasion de la semaine thématique sur le temps du C@fé des Sciences, voici un compte rendu du livre « grand public » de Lee Smolin, physicien théoricien passionné par ce sujet. Je n’ai pas réussi à résumer en un seul article ce livre de 300 pages extrêmement denses en informations et idées étonnantes. Donc voici ce que j’ai retenu de la […]
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Discussion sur l’écoulement du temps #2 Décohérence et émergence du temps

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Higgs_CERN_front1
Dans l’épisode précédent, j’abordais quelques notions "classiques" et inévitables quand on commence à s’intéresser au temps : l’entropie et la causalité, entre autres. Dans ce second épisode, mon intention était de poursuivre sur ma lancée, en m’intéressant à l’écoulement du temps au niveau d’une particule. Je n’ai eu ni le temps ni le courage de me plonger dans les équations, alors je vous
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Matière Noire : 2015 sera-t-elle l’année des WIMPs ?

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le détecteur CMS du LHC (CERN)
2015 verra la mise en route de deux machines exceptionnelles, qui pourraient peut-être enfin mettre en évidence le candidat préféré des physiciens pour jouer le rôle de la matière noire : la particule supersymétrique la plus légère, la WIMP (weakly interacting massive particle), aussi appelée le neutralino.


Le détecteur CMS du LHC (CERN)
L’une des deux machines est bien connue, il s’agit du LHC (Large Hadron Collider), le grand accélérateur-collisionneur de protons et antiprotons du CERN. Le LHC est arrêté depuis 2013, depuis sa très belle découverte-production du boson de Higgs. Il n’a pas été arrêté pour cause de panne, mais pour être mis à niveau, amélioré significativement. Sa remise en route est prévue pour dans quelques semaines, il bénéficiera alors d’une intensité de faisceau bien supérieure à celle de 2013, et surtout d’une énergie presque doublée. Alors que les protons et antiprotons se collisionnaient au maximum à 8 TeV en 2013, l’énergie montera jusqu’à 13 TeV à partir de cette année.
Avec tout ce surplus d’énergie et d’intensité, le LHC avec ses différents énormes détecteurs, notamment ATLAS et CMS, ceux-là même qui ont permis la découverte du boson de Higgs, devrait permettre de produire et détecter indirectement des particules dites supersymétriques, des sortes de particules-miroir des particules que nous connaissons.
Schéma du l’installation de XENON1T dans le hall B
du Laboratoire du Gran Sasso (XENON collaboration)

La théorie de la supersymétrie a été imaginée il y a déjà plus de 40 ans. Si on n’a encore jamais vu de particules supersymétriques, c’est peut-être parce que leur masse est très importante, qu’elles sont instables, qu’elles interagissent très faiblement avec la matière qui nous est ordinaire, ou bien… qu’elles n’existent en fait pas. D’après la théorie, il peut exister une seule particule supersymétrique qui serait stable, ne se désintégrant pas, et de fait la plus légère d’entre toutes les particules supersymétriques, la seule qui pourrait persister depuis le début de l’histoire de l’univers. Elle est appelée le neutralino. On ne sait pas quelle masse elle devrait avoir, le plus probable est qu’elle se situe entre 1 GeV et 1000 GeV, c’est à dire une masse comprise entre celle d’un proton et de 1000 protons.
Le LHC peut en théorie produire des neutralinos (s’ils existent), via la création de nombreuses particules dans ses collisions protons-antiprotons à très haute énergie. Il faut avant tout produire le maximum de réactions entre particules et avec la plus grande énergie possible pour avoir un espoir de “voir” apparaître des particules supersymétriques, que ce soit la plus légère, le neutralino, ou d’autres un peu plus lourdes et instables. Ce ne sera pas une détection directe de ladite particule, mais une observation de désintégrations un peu bizarres de particules plus classiques, qui ne pourront s’expliquer que par la présence fantôme de ce type de particules supersymétriques dans l’inventaire des particules ayant été produites dans le collisionneur. Ce point de fonctionnement du LHC est en fait le fonctionnement nominal pour lequel le collisionneur a été conçu, la découverte du boson de Higgs n’a ainsi été faite que dans un mode restreint de cette incroyable machine…
Elena Aprile, porte-parole de la collaboration XENON posant
à l’intérieur du réservoir à eau entourant le cryostat
du détecteur XENON1T (XENON collaboration)

La seconde expérience exceptionnelle, capable en théorie de mettre en évidence des WIMPs, devrait entrer en fonction dans le courant de l’été, c’est l’expérience XENON1T, installée au laboratoire souterrain du Gran Sasso, en Italie. XENON1T est l’évolution des expériences XENON10 de 2010 puis XENON100 en 2012 et est conçue et exploitée par une collaboration internationale d’une centaine de chercheurs, dont des physiciens français. Il s’agit d’un gigantesque détecteur de WIMPs contenant plusieurs tonnes de xénon liquide/gazeux. XENON1T est un détecteur de type chambre à projection temporelle, qui doit détecter directement les collisions de WIMPs provenant de toutes les directions, avec les noyaux atomiques de xénon. Chaque collision de WIMP produit à la fois un signal de luminescence et un signal d’ionisation dans les 3,5 tonnes de xénon utilisées. C’est exactement la même technologie que celle déployée par l’expérience américaine LUX qui a beaucoup fait parler d’elle fin 2013 car étant la plus sensible au monde dans ce type de détection directe et n’ayant rien détecté. Mais XENON1T aura une sensibilité 50 fois plus grande que celle de LUX
Beaucoup d’espoirs sont mis sur ces deux expériences très différentes pour 2015 et 2016, même si la chasse aux WIMPs continue aussi sur d’autres terrains, notamment par l’observation de signes astrophysiques indirects  de la présence de ces particules, sous forme de rayons gamma particuliers et inexpliqués par ailleurs. 
Rendez vous fin 2015 pour une synthèse des premiers résultats ?

http://drericsimon.blogspot.com
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La Voie Lactée est-elle un trou de ver géant ?

galaxy wormhole.png
galaxy wormhole.png On se croirait dans Interstellar, en plus grand. Le film qui a mis les “trous de ver” sur le devant de la scène n’aurait pas été aussi loin que la théorie que viennent d’avancer les chercheurs d’une équipe internationale (Inde, Italie et USA): selon eux, notre galaxie pourrait être un gigantesque tunnel dans l’espace-temps, et, qui plus est, navigable. Tout d’abord un petit rappel pour ceux qui ne seraient pas familiers avec les “trous de ver” : on les a vus au cinéma et à la télévision, non seulement dans Interstellar mais dans certains Star Trek (Deep Space Nine), ou encore dans Stargate où ce sont des trous de ver qui relient les portes des étoiles. Ca, c’est pour le côté créatif. Mais pour les scientifiques, les trous de ver sont prévus par la théorie, notamment la relativité d’Einstein, et ils sont bien supposés être une sorte de “raccourci” entre deux points de l’espace éloignés l’un de l’autre, formant un “tunnel dans l’espace-temps”. Pour l’équipe qui a réalisé cette étude, “si nous combinons la carte de la matière noire dans la voie lactée avec les modèles les plus récents du Big Bang pour expliquer l’univers, et que nous émettons l’hypothèse de l’existence de tunnels dans l’espace-temps, ce que nous obtenons est que notre galaxie pourrait vraiment contenir l’un de ces tunnels, et que ce tunnel pourrait même être de la taille de la galaxie elle-même”. “Mais il y a mieux,” affirme Paolo Salucci, astrophysicien à l’école internationale d’études avancées (SISSA) de Trieste, spécialiste de la matière noire et co-auteur de l’étude. “Nous pourrions même voyager au travers de ce tunnel car, d’après nos calculs, il pourrait être navigable, comme celui que nous avons vu dans Interstellar”. Avant de vous voir emprunter une fusée pour aller a l’autre bout de la galaxie ou plus loin, il faut cependant faire une petite pause : il s’agit là de physique théorique, pas d’un plan pour construire un vaisseau spatial. Même si les calculs effectués pouvaient être vérifiés, on n’aurait pas les connaissances technologiques pour se servir de tels tunnels. Même la vérification posera problème, de l’aveu même des auteurs : “en principe, on pourrait la tester en comparant deux galaxies, la nôtre et une autre, très proche, par exemple un nuage de Magellan, mais nous sommes encore très loin d’une véritable possibilité de faire une telle comparaison”. “Nous n’affirmons pas que notre galaxie est sans aucun doute un trou de ver, mais simplement que d’après les modèles théoriques, cette hypothèse est une possibilité,” explique Paolo Salucci.  C’est ce qu’il y a de fascinant dans de tels travaux théoriques : ils ouvrent des possibilités et excitent notre imagination, même si cela ne va pas déboucher sur un véhicule permettant de franchir des milliers d’années-lumière d’un seul bond. Cette étude, emmenée par l’astrophysicien indien Farook Rahaman, est également parue dans la revue “Annals of Physics”  Crédit image :   Représentation d’un trou de ver galactique  (Davide et Paolo Salucci / SISSA) Continue reading

Le moteur électrique

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Dans un article précédent, souviens-toi, nous t’avions expliqué le principe de l’électromagnétisme : grâce au mouvement d’un aimant tournant autour d’une bobine électrique, un courant électrique apparaît dans cette dernière . Le plus difficile finalement était de générer le mouvement, à l’aide d’une turbine, entraînée par différents fluides possibles : l’air pour l’éolienne, …
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