David Louapre – Page 37 – Science étonnante

Physique 27 mars 2011

Il y a bien longtemps, dans une galaxie lointaine, très lointaine…

Il y a quelques mois, une équipe internationale a annoncé la découverte de la plus lointaine galaxie jamais observée [1]. Ce travail se base sur l’analyse de la lumière émise par cette galaxie, et notamment ce que l’on appelle le décalage vers le rouge. Voyons ce qu’est ce décalage et comment son intensité permet de quantifier le chemin parcouru par la lumière depuis son émission par la galaxie.

L’expansion de l’Univers

Le premier ingrédient pour comprendre la manière dont on estime l’âge et la distance des galaxies lointaines est l’expansion de l’Univers. La théorie de la Relativité Générale, mise au point par Einstein au début du XXème siècle, nous prédit que l’espace peut se dilater au cours du temps.

Cette dilatation a comme conséquence que les galaxies s’éloignent les unes des autres, un peu comme si elles vivaient sur un tissu extensible sur lequel on tire progressivement.

Informatique 21 mars 2011

La fourmi de Langton

La fourmi de Langton est un petit programme informatique qui décrit une fourmi se déplaçant sur les cases d’une grille. Les règles qui régissent le mouvement de la fourmi sont d’une grande simplicité, et pourtant son comportement est complexe et tout sauf anodin. Et personne ne comprend vraiment pourquoi…

Les règles du jeu

Pour jouer à la fourmi de Langton (du nom de son créateur Chris Langton) il vous faut une feuille quadrillée, un crayon et une gomme. Au départ les cases de la grille peuvent être blanches ou noires, mais supposons pour commencer qu’elles sont toutes blanches. Mettez une petite flèche dans une des cases : ce sera votre fourmi, et l’orientation de la flèche indiquera sa direction.

A chaque tour, la fourmi se déplace selon les règles suivantes :

Si la fourmi est sur une case blanche, elle effectue une rotation vers la gauche; si elle est sur une case noire, elle effectue une rotation vers la droite ;
La fourmi inverse la couleur de la case sur laquelle elle se trouve (blanc devient noir et réciproquement);
La fourmi avance d’une case dans la direction de son orientation.

Et on recommence. Facile, non ?

Physique 14 mars 2011

Non, l’Univers n’a pas 10 dimensions !

Depuis l’avènement de la théorie des cordes, on entend souvent que nous vivrions en réalité dans un Univers à 10 dimensions. Mais cette affirmation est trompeuse, et ce indépendamment de la validité de ces théories. En effet le nombre de dimensions de l’espace-temps est une caractéristique du formalisme mathématique utilisé, et ne devrait pas être considéré comme une propriété physique mesurable de l’Univers.

La théorie des cordes

Un des problèmes fondamentaux de la physique théorique du XXIème siècle consiste en l’unification de la théorie de l’infiniment petit, la mécanique quantique, avec celle de l’infiniment grand, la relativité générale.

Cette tâche est extrêmement ardue tant sur la plan du formalisme mathématique qu’en raison des questions conceptuelles qui se posent. La théorie des cordes constitue à ce jour la tentative la plus développée pour réaliser cet exploit.

Biologie 6 mars 2011

Des électrodes dans le cerveau pour soigner la maladie de Parkinson

La maladie de Parkinson touche aujourd’hui plusieurs millions de personnes à travers le monde. Une étonnante technique découverte à Grenoble dans les années 90 permet d’en limiter les symptômes en stimulant électriquement certaines zones profondes du cerveau.

La maladie de Parkinson

La maladie de Parkinson est une maladie neuro-dégénérative qui provoque des troubles moteurs que l’on peut classer en 3 grandes familles : des tremblements au repos (le symptôme le plus connu), une rigidité musculaire et une difficulté ou lenteur à exécuter des mouvements.

Les causes de cette maladie ne sont pas à ce jour élucidées, mais semblent résulter de l’interaction entre des facteurs génétiques et des facteurs environnementaux. Toutefois le mécanisme physiologique de perturbation des mouvements dans la maladie de Parkinson est mieux compris : les troubles moteurs résultent d’un dérèglement de la sécrétion de dopamine. La dopamine est un neurotransmetteur, c’est-à-dire un messager chimique permettant la communication entre certaines zones du cerveau.

Physique 28 février 2011

Les cycles de Milankovitch

Eh non, Milankovitch n’est pas le nom de la belle qui tient le premier rôle dans Le 5^ème élément ! Mais celui d’un astronome serbe beaucoup moins sexy, qui, en 1920, conjectura un lien entre d’infimes variations périodiques de l’orbite terrestre, et les changements climatiques qui sont intervenus sur Terre sur des échelles de quelques centaines de milliers d’années.

Les glaciations du Pléistocène

La Terre est âgée de 4,5 milliards d’années, et tout porte à croire que son climat a beaucoup changé au cours de son existence. On sait par exemple qu’il y a 750 millions d’années, notre planète était totalement recouverte de glace des pôles à l’équateur ! C’est ce qu’on appelle la glaciation Varanger.

Il n’est pas forcément évident de trouver des traces du climat aussi loin dans le temps (la glaciation Varanger est un cas extrême), mais pour les périodes plus récentes, on a pu reconstituer une histoire climatique un peu plus précise : c’est le cas des glaciations du Pléistocène.

Sciences sociales 21 février 2011

L’aversion au risque

Contrairement à Jonathan et Jennifer Hart, les héros de la célèbre série télévisée l’Amour du Risque, la plupart des gens n’aiment pas le risque. C’est ce que les économistes appellent l’aversion au risque. Cette idée à la frontière entre économie et psychologie est riche de surprises et de paradoxes que l’on peut mettre en lumière à travers des expériences.

L’aversion au risque.

Pour un économiste, une situation de risque désigne une situation avec un gain possible, mais à l’issue incertaine. Il s’agit par exemple d’un placement dont le rendement n’est pas garanti, ou simplement d’un jeu de hasard.

Supposons que je vous donne 100€, et que je vous propose de choisir entre les deux options suivantes :

A – Vous partez avec vos 100€
B – On tire à pile ou face. Pile : je reprends mes 100€, Face : je vous redonne 120€ de plus (vous repartez avec 220€).

Que choisissez-vous ?

Physique 14 février 2011

Skier sur du gallium

L’eau est une substance merveilleuse qui possède de nombreuses propriétés physico-chimiques qui la distinguent de la plupart des autres molécules. Il se trouve que c’est grâce à l’une de ces propriétés que l’existence du ski est possible.

Parmi les propriétés exotiques de l’eau, une des plus connues est sans doute le fait que l’eau augmente de volume quand elle se solidifie, ou une autre manière de le dire : la densité de la glace est inférieure à celle de l’eau liquide.

En effet un solide cristallin possède une structure ordonnée et périodique alors qu’un liquide possède une structure désordonnée. Et en général une structure ordonnée est plus dense qu’une structure désordonnée, car elle permet de faire tenir plus d’atomes dans un volume donné.

Si vous n’êtes pas convaincus, videz une boite de sucre sur la table et essayez de les ranger de manière désordonnée !

Mais pour l’eau, c’est différent ! Bizarrement la structure ordonnée occupe plus de place que la structure désordonnée, et donc la glace est moins dense que l’eau liquide.

Mais saviez-vous que c’est pour une raison étroitement reliée à ce phénomène que l’existence du ski est possible ?

Sciences sociales 7 février 2011

Ecrire son anxiété pour réduire l’effet du stress aux examens

Les recherches en sciences sociales publiées dans la revue Science ne sont pas légion, alors elles méritent bien qu’on s’y intéresse un peu !

Un article [1] paru récemment a montré par des expériences contrôlées que le fait d’écrire son anxiété juste avant un examen peut permettre aux élèves d’améliorer leurs résultats scolaires.

Cette étude menée par G. Ramirez et S. Beilock de l’Université de Chicago a consisté en deux séries d’expériences : l’une en laboratoire, et l’autre en conditions réelles.

Le stress en laboratoire

Pour l’expérience en laboratoire, les étudiants ont été invités à faire deux tests de mathématiques. Le premier test était effectué sans conditions particulières, et avait pour vocation de mesurer le niveau initial des élèves en l’absence de stress.

L’objectif du second test était d’évaluer la performance en situation de stress. Mais ça n’est pas si simple de recréer une situation de stress dans une expérience de laboratoire. Alors les auteurs n’y sont pas allés avec le dos de la main morte.

Physique 31 janvier 2011

Les Olympiades de la Physique

J’ai eu cette année le plaisir de faire partie du jury des Olympiades de la Physique, dont la finale s’est déroulée ce week-end au Palais de la Découverte. Au cours de ces deux journées, 26 groupes de lycéens nous ont présenté leurs travaux et expériences, et l’on peut dire que pour un scientifique aguerri, l’ensemble fut extrêmement rafraichissant, voir carrément bluffant !

26 finalistes

Les Olympiades sont organisées depuis 1992, et voient concourir des lycéens qui présentent en petit groupe un projet scientifique expérimental en physique. Après des sélections régionales au mois de décembre, les 26 groupes retenus se sont retrouvés vendredi et samedi au Palais de la Découverte pour la finale nationale.

Précisons tout de suite que bien qu’il s’agisse d’un concours, cela ressemble un peu à l’Ecole des Fans. Le jury se contente en effet de classer l’ensemble des 26 finalistes en trois groupes : 6 ou 7 « premiers prix », 7 ou 8 « deuxièmes prix » et une douzaine de « troisièmes prix ».

Physique 24 janvier 2011

La moissanite : cette roche qui n’existait (presque) pas

Le carbure de silicium (SiC) est un matériau extrêmement dur, principalement utilisé comme abrasif. Produit industriellement depuis plus d’un siècle, il existe également à l’état naturel sous la forme d’une roche extrêmement rare : la moissanite. Tellement rare que son existence même a fait l’objet de nombreux débats jusqu’à une époque récente.

Le carbure de silicium

Le procédé industriel permettant de fabriquer du carbure de silicium (ci-contre) a été inventé et breveté par Acheson en 1893. Produit à partir de sable et de coke portés à une température qui peut atteindre 2500°C, ce matériau presque aussi dur que le diamant a été utilisé dès la fin du XIXème siècle pour des applications industrielles, comme la réalisation d’outils de découpe.

Le carbure de silicium était alors considéré comme un matériau complètement artificiel, car malgré la simplicité de sa formule chimique (SiC) et l’abondance de carbone et de silicium sur Terre, aucune roche naturelle contenant du carbure de silicium n’avait jamais été découverte.