24 Février 2017  |  Espace & Particules
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 02/2017

Espace & Particules (2/2017)

Les quasi-cristaux viennent de l’espace
L’analyse d’une météorite découverte en Russie a révélé la présence de trois quasi-cristaux. Ils pourraient avoir été formés lors d’une collision dans l’espace, provoquant une augmentation de pression et de température avant un refroidissement intense. Enigme pour la physique et la métallurgie, les quasi-cristaux sont des objets qui présentent une structure symétrique inhabituelle, d’ordre 5, jamais trouvée à l’état naturel.
 
Une collision dans 30 millions d’années
Le télescope spatial Hubble a observé un nuage de gaz de 2 millions de masses solaires découvert dans les années 1960, et constaté qu’il va entrer en collision avec un bras de la Voie lactée dans une trentaine de millions d’années. La composition de ce nuage est identique à celle de notre galaxie, si bien qu’il en a probablement été éjecté et serait en train de lui retomber dessus.
 
Deux études sur la matière noire
Deux études récentes montrent que l’énigme de la matière noire est loin d’être résolue. La première, réalisée par une équipe internationale, remet en cause la manière dont elle se répartit. Les chercheurs ont analysé le trajet de la lumière émise par quinze millions de galaxies observées au moyen du Very Large Telescope situé au Chili. Il résulte de ces observations, que la matière noire est moins densément et plus uniformément distribuée dans l’Univers, que ne le suggéraient les données du satellite Planck. Les astronomes en ont conclu que soit l’un de ces résultats est biaisé par des problèmes instrumentaux, soit un nouveau phénomène – qu’il reste à expliquer – s’est manifesté au début de l’Univers, lors de l’émission du rayonnement du fond cosmologique.
La seconde étude, réalisée par des chercheurs de l’université de Leyde, aux Pays-Bas, va dans le même sens que la théorie du Néerlandais ERIK Verlinde, selon laquelle la gravitation est une propriété émergente, et non une force fondamentale de la nature. Les scientifiques, qui ont mesuré la déflexion de la lumière issue de quelque 33’000 galaxies, ont constaté qu’elle correspondait à la théorie de Verlinde. Cela signifierait que la matière noire n’existe tout simplement pas !
Localisation d’une mystérieuse source radio
Une équipe internationale vient de situer l’origine d’un des mystérieux flashs radio cosmiques qui intriguent les astronomes depuis une décennie. Shami Chaterjee et ses collègues de l’université Cornell à New York ont observé pendant plusieurs mois la seule de ces radiosources à s’être jamais manifestée de façon répétitive. Ils affirment, dans la revue Nature, que le lieu de leur émission se trouve dans une galaxie située à plus de trois milliards d’années-lumière de notre Système solaire. Ces impulsions électromagnétiques ont donc dû voyager pendant très longtemps dans le cosmos pour arriver sur Terre.
Pour que ces signaux radio soient perceptibles sur de telles distances, dépassant de loin les limites de la Voie lactée, ils doivent provenir de sources d’une puissance phénoménale, l’équivalent sur quelques millisecondes, de celle cumulée par quelque 500 millions de soleils. Ces flashs, dont moins d’une vingtaine ont été repérés, seraient causés par des cataclysmes sismiques violents et rapides, comme des fusions d’étoiles à neutrons ou leur brusque effondrement en trou noir.
 
À la recherche d’autres bosons de Higgs
Il existe peut-être quatre autres bosons de Higgs que le LHC, dans sa configuration actuelle, pourrait être capable de détecter. Une telle découverte apporterait de l’eau au moulin de la supersymétrie, une alternative au modèle standard, non encore confirmée, qui stipule que chaque particule possède un partenaire agissant au moyen de la même force, mais avec une masse différente. Cette théorie prédit également l’existence du neutralino, qui possède toutes les caractéristiques requises pour être à l’origine de la matière noire.
Le boson de Higgs est un puissant outil mathématique permettant aux physiciens de poursuivre leurs investigations dans l’infiniment petit, pour remonter aux sources de l’Univers.
 
Version atomique de l’expérience de Galilée
Une version atomique de l’expérience de la chute des corps, que Galilée aurait effectuée en lâchant des billes de poids différents du haut de la tour de Pise, a été menée avec succès à bord d’un Airbus lors d’un vol en apesanteur. Elle a permis de démontrer qu’un atome de potassium chute à la même vitesse qu’un atome de rubidium, bien que ce denier soit deux fois plus lourd.
 
Une boucle de 192 atomes
Des scientifiques de l’université de Manchester ont réussi à nouer en boucle une chaîne de 192 atomes pour en faire un nœud de 20 nm de diamètre contenant huit croisements. Cet exploit fait suite à la synthèse, en 1989, d’une molécule comportant trois croisements. La forme particulière de ces molécules pourrait en faire d’excellents catalyseurs.
 
Solide et liquide en même temps
Deux équipes de physiciens annoncent avoir fabriqué les premiers supersolides, un nouvel état de la matière dans lequel celle-ci possède la structure cristalline d’un solide, mais s’écoule sans frottement. Pour ce faire, les chercheurs ont refroidi des gaz d’atomes de sodium et de rubidium à une température proche du zéro absolu. Ils ont ensuite appliqué des techniques optiques qui ont permis de créer un agencement semblable à un réseau cristallin.
L’état supersolide est un état quantique de la matière prédit en 1969 par les théoriciens russes Alexander Andreev et Ilya Liftshitz. À très basse température, les lacunes du réseau cristallin d’un solide pourraient s’écouler comme dans un superfluide. Cet état aurait déjà été observé sur l’hélium solide, mais l’existence réelle de cette phase était jusqu’ici controversée.
 
Comment s’est formée la matière organique
Des chercheurs du CNRS ont réussi à reproduire en laboratoire la formation de la matière organique. Pour ce faire, ils ont fractionné le plus simple des hydrocarbures, le méthane, en plusieurs petits morceaux et ont obtenu des dépôts de carbone dont l’arrangement et la composition isotopique sont identiques à ceux des grains organiques des météorites carbonées.
Cette expérience, dont les résultats sont publiées dan la revue PNAS, ouvre pour la première fois une piste expérimentale pour interpréter la composition isotopique de ces météorites, qui présente une anomalie dont l’origine reste mystérieuse. Elle permet aussi de reproduire l’environnement qui prévalait dans le disque protoplanétaire, où le rayonnement ultraviolet du jeune Soleil entraînait la fragmentation du méthane.


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