Un troyen, ça n’est pas seulement un beau guerrier antique. C’est aussi un astéroïde plus ou moins gros qui squatte l’orbite d’une planète, mais sans la déranger.
Si l’on en connait quelques milliers près de Jupiter, jamais aucun n’avait été détecté sur l’orbite de la Terre. Eh bien c’est maintenant chose faite, grâce à une récente publication [1] révélant l’existence du mystérieux astéroïde troyen 2010-TK7.
Tous les liquides ne s’écoulent pas de la même manière. Si vous observez l’eau d’un fleuve, vous pouvez voir que son écoulement est en permanence le siège de multiples tourbillons. Au contraire, l’huile qui s’écoule hors d’une bouteille ne tourbillonne pas du tout.
Étonnamment, la frontière entre ces deux situations est assez mince, et on peut la percevoir au moyen d’une quantité appelée nombre de Reynolds. Comme nous allons le voir, la compréhension de la transition entre les deux comportements fait encore l’objet de recherches pointues [1].
Savon, liquide vaisselle ou lessive : il semble que tout ce qui lave a aussi la propriété de faire de la mousse. Et pourtant, ça n’est pas la mousse elle-même qui nous lave ! Son apparition n’est qu’un phénomène collatéral, lié à la nature physico-chimique des molécules qui sont le principe actif des produits nettoyants.
Voyons pourquoi il est quasi-inéluctable que ce qui lave, mousse.
L’attraction gravitationnelle est une force mystérieuse qui pose bien des ennuis aux physiciens théoriciens. Dans un papier récent [1] qui fait le buzz dans la communauté, Erik Verlinde propose une hypothèse audacieuse : la gravité ne serait pas une force fondamentale, mais un phénomène émergent ayant pour origine la propension qu’a tout système physique à maximiser son entropie.
Quand on considère les forces qui s’exercent sur un objet, certaines sont l’expression macroscopique de forces bien identifiées à l’échelle microscopique, comme par exemple l’interaction électrostatique. D’autres en revanche sont la manifestation d’effets thermodynamiques, sans correspondance directe au niveau microscopique. L’exemple le plus simple, c’est la pression d’un gaz !
Pour réaliser le moteur électrique le plus simple du monde, vous n’avez besoin que de 4 composants : une pile, un aimant, un fil de cuivre et une vis. Voyons un peu cette expérience très simple, et la physique qui est derrière. L’occasion peut être pour vous de (re-)découvrir le principe du moteur électrique !
Pour réaliser cette expérience, procurez vous une vis, une pile AA de 1.5 volt, un fil de cuivre et un aimant. Placez l’aimant sur la tête de la vis, laquelle doit ainsi se magnétiser, et pouvoir tenir aimantée sur un des pôles de la pile. Connectez une des extrémités du fil de cuivre sur l’aimant et la seconde sur le pôle opposé de la pile.
Et voilà le résultat, l’aimant et la vis se mettent en rotation ! Comme vous pouvez le voir je n’ai pas chômé cette fois, puisque j’ai vraiment fait l’expérience moi-même !
Le verre est un étrange état de la matière. On entend parfois qu’il s’agit d’un liquide extrêmement visqueux, mais il est un peu plus que cela.
Pour comprendre une partie de son secret, il ne faut pas seulement regarder ses propriétés physiques, mais aussi la manière dont il est fabriqué.
Comme on l’apprend à l’école, il existe essentiellement trois états de la matière : les solides, les liquides et les gaz. La caractéristique distinctive des solides est que ce sont des cristaux : quand on les regarde à l’échelle atomique, ils révèlent une structure ordonnée, où les atomes sont disposés en réseau cristallin.
L’image ci-contre montre la structure cristalline du quartz (SiO2). Chaque atome de silicium (en bleu) y est lié avec 4 atomes d’oxygène (en rouge), selon un motif périodique.
La structure cristalline ordonnée des solides contraste avec la situation des liquides et des gaz, qui sont des états désordonnés. Au niveau microscopique, les molécules qui les composent sont distribuées de manière aléatoire, et pour cause elles n’arrêtent pas de bouger !
Le verre de nos vitres et de nos bouteilles est un matériau solide, on peut donc penser qu’il possède lui aussi une structure cristalline. Mais si on le regarde à l’échelle microscopique, ça n’est pas le cas ! Les atomes qui le composent sont distribués de manière totalement désordonnée, comme dans un liquide. Et pourtant ces atomes sont bien figés et immobiles, comme dans un solide. On dit que le verre est un solide amorphe.
Il y a quelques jours, Daniel Nocera et son équipe du MIT ont annoncé avoir mis au point la première « feuille artificielle » [1]. Il s’agirait d’un dispositif qui, une fois plongé dans l’eau, permet de produire de l’hydrogène à partir de la lumière du soleil. L’hydrogène ainsi fabriqué serait alors facile à stocker ou à transporter.
Cette annonce ayant fait un peu de bruit dans la blogosphère (là et là, par exemple), essayons de faire le point sur les principes physiques sur lesquels se base cette technologie.
Le soleil est aujourd’hui la source d’énergie renouvelable la plus abondante. Mais contrairement aux centrales classiques, l’énergie n’est pas disponible en continu au cours de la journée : il faut trouver un moyen efficace et peu cher de stocker cette énergie. Beaucoup de travaux sont donc menés pour imaginer des batteries plus performantes, moins chères et plus durables.
Pour mesurer la capacité d’un système de stockage d’énergie, on regarde ce qu’on appelle l’énergie spécifique : la quantité d’énergie (en Joules) que l’on peut stocker par kilogramme. Pour une batterie Li-ion, on est par exemple autour de 0.5 MJ/kg. La meilleure batterie du monde avoisinerait les 2.5 MJ/kg.
Mais ces performances de stockage des batteries sont à comparer à celles des combustibles : 50 MJ/kg pour du gaz naturel et près de 150 MJ/kg pour de l’hydrogène ! On voit que les combustibles sont une bien meilleure forme de stockage de l’énergie que les batteries ! (source)
C’est bien connu, l’eau gèle à 0°C. Ce sont les lois de la thermodynamique qui nous le disent. Et la thermodynamique, c’est une science sérieuse !
Et pourtant dans certains cas, la nature a des réticences à suivre les lois de la thermodynamique : avec quelques précautions, il est ainsi possible de refroidir de l’eau à des températures inférieures à 0°C, sans qu’elle gèle !
Pour réaliser cet exploit, il faut refroidir l’eau très précautionneusement, par exemple dans un extérieur calme ou un congélateur bien isolé des vibrations. Si vous avez de la chance et du doigté, vous pourrez obtenir de l’eau liquide à -15°C ! C’est ce qu’on appelle l’état de surfusion.
L’explication réside dans le fait que même en dessous de 0°C, la réaction de congélation de l’eau ne se déclenche pas spontanément : elle a besoin d’une perturbation pour démarrer. Cette perturbation peut être une vibration, une impureté, un choc, etc.
En revanche, comme nous allons le voir, dès que la solidification a pu démarrer quelque part dans le liquide, elle se comporte comme une réaction en chaîne et se propage rapidement dans tout le volume d’eau disponible.
Rien ne vaut une belle vidéo pour illustrer ça. Youtube en regorge alors ne nous privons pas. Sur celle-ci l’expérimentateur (qui a oublié sa blouse blanche) possède une bouteille d’eau liquide qui a été refroidie en dessous de 0°C.
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.
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.
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.
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.