• AFP - 06/04/2011 à 22:22

    Avancée potentielle majeure en physique: une possible nouvelle "force"

    Une équipe internationale de recherche doit révéler mercredi aux Etats-Unis la possible existence d'une nouvelle "force" dans la nature, une observation qui, si elle est confirmée, serait une avancée majeure dans la physique des particules.

        
    Photographe : Patrick Kovarik :: Un accélérateur de particules photo : Patrick Kovarik, AFP

    "Il pourrait s'agir de la première manifestation de quelque chose qui est tout un monde d'interactions au-delà de toute la science physique telle que nous la connaissons, quelque chose que l'on recherche depuis longtemps", a expliqué à l'AFP Giovanni Punzi, un physicien au laboratoire Fermilab de Chicago et porte-parole de l'équipe internationale ayant mené ces travaux.

    Selon lui, "cela pourrait être une nouvelle force inconnue" en plus de celles de la gravité, de l'électromagnétisme et des forces nucléaires forte et faible.

    Ces recherches sont conduites depuis plus d'un an dans l'accélérateur de particules du Fermilab à Chicago (Illinois, nord) qui doit cesser ses activités en septembre faute d'argent.

    Ces travaux sont publiés dans la revue américaine Physical Review Letters et devaient faire l'objet d'une présentation à partir de 21H00 GMT au Fermilab accessible en ligne sur le site du laboratoire.

    "Tout le monde attend la découverte de quelque chose car il y a des pièces manquantes dans la physique que nous connaissons ... c'est pourquoi on est tous très emballés", a poursuivi Giovanni Punzi.

    Il a néanmoins reconnu que cette observation "pouvait être une simple fluctuation" ou irrégularité, explicable par la physique conventionnelle. Mais il a jugé cette possibilité très improbable, "avec moins de deux chances sur mille".

    "Nous allons maintenant essayer d'obtenir autant de données que possible pour confirmer ces résultats", a expliqué le physicien, écartant d'ores et déjà la possibilité que ce phénomène soit une manifestation du célèbre boson de Higgs, clé manquante dans la théorie de la physique des particules élémentaires qui n'a jamais pu être observé.

    "La seule chose dont nous sommes sûrs, c'est qu'il ne s'agit pas du boson de Higgs", a dit Giovanni Punzo, précisant que la nouvelle découverte concernait un objet lourd, ayant 145 fois la masse d'un proton.

    "Personne ne sait ce que c'est", avait expliqué auparavant au New York Times, Christopher Hill, un physicien du Fermilab qui ne fait pas partie de l'équipe de recherche.

    "Si cela se confirme, ce serait la découverte la plus importante en physique depuis un demi-siècle", a-t-il jugé.

    Tout en notant que ces résultats sont certainement "exaltants", Nigel Lockyer, directeur du laboratoire national canadien de physique nucléaire et des particules (TRIUMF) a estimé qu'il était "trop tôt pour savoir avec certitude ce que les chercheurs du Fermilab ont observé".

    "D'une part, il y a des indications claires que nous sommes face à quelque chose d'inexpliqué et en même temps il existe une longue liste d'autres explications possibles", a-t-il ajouté.

    Pour lui, "l'excitation suscitée par cette observation ne fait qu'alimenter un nouvel engouement pour la prochaine génération de résultats et de découvertes qui proviendront des recherches conduites au Grand collisionneur de hadrons (LHC) (situé à la frontière franco-suisse) et ailleurs".

    "Nous sommes très près de découvrir quelque chose de fondamental", a estimé le physicien canadien.

    Fermilab : d'étonnants résultats suggèrent l'existence d'une nouvelle "force"

    Info rédaction, publiée le 07 avril 2011
    http://www.maxisciences.com
    Illustration du grand collisionneur de hadrons
    Illustration du grand collisionneur de hadrons

    Une équipe internationale de chercheurs travaillant sur l'accélérateur de particules du Fermilab à Chicago doit révéler la possible existence d'une nouvelle "force". Si celle-ci s'avère confirmée, elle représentera une avancée exceptionnelle dans le domaine de la physique des particules.

    Jusqu'à présent les physiciens caractérisaient l'ensemble des interactions de la matière par quatre types de forces : la gravité, l'électromagnétisme et les forces nucléaires forte et faible. Ce concept pourrait être révisé suite à l'hypothèse avancée par une équipe de chercheurs du Fermilab. Selon eux, il existerait une nouvelle "force" dans la nature. Giovanni Punzi, physicien et porte-parole de l'équipe à la base des travaux a été interrogé par l'AFP. Selon lui, cette nouvelle hypothèse pourrait correspondre à "la première manifestation de quelque chose qui est tout un monde d'interactions au-delà de toute la science physique telle que nous la connaissons, quelque chose que l'on recherche depuis longtemps".

    Depuis plus d'un an, l'équipe de chercheurs mène une série d'expériences dans l'accélérateur de particules. Ils ont réalisé tout juste 10.000 collisions entre des protons et des antiprotons. Sur l'ensemble des résultats obtenus, les chercheurs ont remarqué une étrangeté pour une centaine de cas. Les chiffres ne sont pas en accord avec les théories des forces qui régissent la physique des particules. Selon Giovanni Punzi il est possible que ces observations ne soient que de simples fluctuations ou irrégularités, explicables par la physique conventionnelle mais cette possibilité est très improbable, "avec moins de deux chances sur mille".

    L’hypothèse du boson de Higgs a été écartée

    Jusqu'à présent, personne n'a su expliquer d'où venait cette irrégularité. Les chercheurs ont pourtant écarté la possibilité que ce phénomène soit une manifestation du boson de Higgs, particule hypothétique jusque là jamais observée. L'hypothèse d'une nouvelle "force" a donc été avancée. En attendant qu'elle se confirme, les chercheurs continuent leurs études pour obtenir des résultats plus probants. "Nous allons maintenant essayer d'obtenir autant de données que possible pour confirmer ces résultats", explique le physicien avant d'ajouter : "Si cela se confirme, ce serait la découverte la plus importante en physique depuis un demi-siècle".

    La découverte n'a toutefois pas provoqué l'engouement de toute la communauté scientifique. Nigel Lockyer, directeur du laboratoire national canadien de physique nucléaire et des particules, estime qu'il est encore trop tôt pour confirmer avec certitude la découverte des chercheurs du Fermilab. Il souligne : "D'une part, il y a des indications claires que nous sommes face à quelque chose d'inexpliqué et en même temps il existe une longue liste d'autres explications possibles".

    Pour l'heure, les travaux des chercheurs du Fermilab ont été publiés dans la revue américaine Physical Review Letters et ont fait l'objet d'une récente présentation au laboratoire.


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    73,6 millions de Français, de plus en plus vieux, en 2060 ?

    France Info - 00:34<script></script>

    Une augmentation spectaculaire du nombre d’habitants, et, en corollaire, un vieillissement de la population - un tiers de plus de 60 ans : tel pourrait être le tableau de la France en 2060, selon les projections que l’Insee vient de publier.

    De plus en plus nombreux, de plus en plus vieux : ce pourrait bien être ça, la France, dans cinquante ans.
    Selon les dernières projections que l’Insee vient de publier, la France pourrait compter, en 2060, 73,6 millions d’habitants - 11,8 millions de plus qu’en 2007.

    La faute, très essentiellement, aux baby-boomers, nés entre 1946 et 1974. Pour l’Insee, la part des 60 ans et plus dans la population pourrait passer de 21,5% en 2007 à 32,1% en 2060.
    Le pays pourrait ainsi compter 200.000 centenaires - treize fois plus qu’aujourd’hui, qui en compte 15.000 (c’est déjà treize fois plus qu’en 1970). Tout ça grâce à un allongement continu de l’espérance de vie.

    Dès 2014, les 60 ans et plus seront plus nombreux que les moins de 20 ans, précise Olivier Chardon, responsable des projections démographiques de l’Insee.

    Si les projections se vérifient il n’y aurait plus que cinq actifs pour six inactifs environ dans 50 ans, un rapport inversé par rapport à la situation actuelle. Un sujet parfaitement d’actualité, en ces temps de contestation de la réforme des retraites...

    Ces chiffres découlent du scénario central retenu par les auteurs de l’étude, qui repose notamment sur l’hypothèse d’un taux de natalité de 1,95 enfant par femme, une espérance de vie à la naissance en 2060 de 91,1 ans pour les femmes et 86,0 ans pour les hommes, ainsi qu’un solde migratoire (entrées - sorties du territoire) de 100.000 par an.


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  •  Deux physiciens proposent une explication à la curieuse tendance à l’alignement des axes de rotation observée dans un groupe de plusieurs centaines de quasars. Ce serait le champ magnétiqueintergalactique issu d’une paire de cordes cosmiques électrofaibles qui aurait fait basculer ces axes.

    L’origine des galaxies, des amas et des superamas de galaxies est l’un des problèmes centraux de la cosmologie. On pense que ces grandes structures proviennent initialement de fluctuations de densité dans l’univers primordial. Elles auraient servi en quelque sorte de germes de nucléations pour la matière normale, provoquant son effondrement gravitationnel dans les zones les plus denses.

    On a beaucoup spéculé sur la nature de ces germes et l’origine des fluctuations de densité. La plupart des cosmologistes pensent aujourd’hui que les explications les plus probables font intervenir la théorie de l’inflationet la matière noire. Ce serait des fluctuations quantiques dans un champ scalaire primordial, assez semblable à celui du boson de Higgs, qui auraient été amplifiées par l’expansion exponentielle de l’espace pendant l’inflation.

    Grâce à ce mécanisme, des fluctuations classiques dans la distribution dematière noire, insensible à la pression du rayonnement lumineux dominant la matière normale et s’opposant pendant un temps à son effondrement en structures, auraient alors commencé à former les premiers agrégats de matière. Ceux-ci auraient ensuite servi d’attracteurs pour l’accrétion de la matière normale qui donnera finalement par son effondrement gravitationnel les premières étoiles et les premières galaxies.

    Des filaments cosmiques pour générer des amas de galaxies

    Toutefois, avant les contraintes fournies par les observations durayonnement fossile par des expériences au sol ou en ballon (comme Boomerang, DASI, Maxima ou Archéops), un autre scénario avait été proposé pour expliquer la genèse des grandes structures dans l’univers.

    Il s’agissait de faire intervenir des cordes cosmiques, des sortes de défauts topologiques analogues à ceux que l’on trouve dans un réseau cristallin lorsqu’un liquide devient solide en se refroidissant. C’est en particulierThomas Kibble qui fut l’un des premiers à proposer ce scénario dans les années 1970.

    Ces cordes seraient des zones dans l’espace ou des champs de Higgs, que l’on fait intervenir dans la théorie électrofaible ou les théories de grande unification, seraient restées dans leur état primitif. Cela se traduirait par la présence de filaments dont l’épaisseur est celle d’un proton mais où la densité d’énergie associée à ces champs serait encore extrêmement élevée. Quelques kilomètres de ces bouts de ficelles cosmiques, qui ne doivent pas être confondues avec celles de la théorie des supercordes, pèseraient tout de même aussi lourd que la Terre.

    Ces cordes formeraient des boucles et des filaments pouvant s’étendre sur des centaines de millions d’années-lumière. A priori, ce sont de bons candidats pour amorcer l’effondrement de la matière normale et former les filaments d’amas de galaxies que l’on observe aujourd’hui.


    Le physicien Thomas Kibble. Il a non seulement proposé le mécanisme de Higgs, indépendamment de Peter Higgs, mais a aussi été à l'origine du concept de corde cosmique. © Imperial College London

    Malheureusement, comme nous l'avons vu, les fluctuations de densité qui ont laissé leurs empreintes dans les fluctuations de températures desanisotropies du rayonnement fossile ne permettent pas de faire intervenir ces cordes cosmiques pour expliquer les grandes structures.

    Cela ne réfute pas l’existence possible de cordes cosmiques, mais elles ne peuvent pas expliquer majoritairement les observations. Ce rôle est aujourd’hui dévolu à la matière noire.

    Toutefois, on continue à chercher des traces des cordes cosmiques et une publication récente de deux chercheurs de l’université de Buffalo, Robert Poltis et Dejan Stojkovic, est intrigante.

    Ces chercheurs se basent sur un curieux fait que pense avoir découvert un groupe d’astronomes il y a quelques années et qui concerne 355 quasars. Les axes de rotations des trous noirs supermassifs les faisant briller en accrétant de la matière, semblent plus ou moins alignés et varient collectivement dans l’espace d’une façon qui ne paraît pas être aléatoire.

    Si le phénomène est bien réel, on pourrait tenter de l’expliquer comme étant l’effet d’une rotation globale de l’univers, qui influencerait donc les axes de ces toupies que constituent ces trous noirs de Kerr en rotation. On sait que le grand logicien Kurt Gödel avait trouvé une telle solution cosmologique auxéquations d’Einstein. Mais l’isotropie du rayonnement fossile laisse très peu de place pour une éventuelle rotation de l’univers.

    Champs magnétiques intergalactiques et cordes cosmiques

    Une autre explication, avancée par les chercheurs, fait intervenir un champ magnétique intergalactique au moment de la formation de ces quasars, très tôt dans l’histoire de l’univers. On sait en effet que les cordes cosmiques peuvent être supraconductrices, comme Witten l’a montré, ou peuvent perturber le plasma originel avant la recombinaison, de telle sorte que des champs magnétiques intergalactiques cosmologiques primordiaux peuvent être générés.

    Remarquablement, une observation récente et très importante du satelliteFermi est favorable à l’existence de ces champs.

    Calculs à l’appui, Poltis et Stojkovic montrent que de tels champs magnétiques générés pendant un temps par des cordes cosmiques électrofaibles (c'est-à-dire faisant intervenir le champ de Higgs du modèle standard et non celui encore plus spéculatif des GUT), sont en mesure d'expliquer particulièrement bien les observations avec les quasars.

    Il faut savoir que ces quasars, avec le plasma qu’ils génèrent autour d’eux, peuvent être vus comme des sortes de dipôles magnétiques. Ils pourraient donc s’orienter selon la direction d’un champ magnétique, de la même façon que le font des atomes dans un matériau magnétique. Une autre explication est que la formation même des galaxies a été influencée par le champ magnétique des cordes, leur donnant une orientation qui se retrouve dans celles des quasars qui s'y sont formés plus tard.

    L’hypothèse est fascinante mais elle laisse perplexe certains spécialistes comme Tanmay Vachaspati de l’Arizona State University. Pour lui, le champ magnétique qui aurait été généré par les cordes électrofaibles était trop instable pour avoir pu exister suffisamment longtemps pour influencer les quasars.


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    Benoît Mandelbrot, le père des fractales, est décédé

    Par Jean-Luc Goudet, Futura-Sciences

     



    Mathématicien, né en Pologne, passé par la France et vivant aux États-Unis, Benoît Mandelbrot vient de s'éteindre, laissant derrière lui un travail original, connu du public grâce aux fractales et qui a beaucoup servi la théorie du chaos.

    Réfugié, migrant entre Europe et États-Unis, cheminant hors des sentiers battus, Benoît Mandelbrot, touche-à-tout, mathématicien hors norme, vient de mourir à l'âge de 85 ans des suites d'un cancer. Il restera dans l'histoire comme l'inventeur des fractales (voir le dossier que nous lui avons consacré), ces courbes étranges qui se compliquent à l'infini quand on en grossit un tronçon.

    Ainsi, la mesure de la longueur d'une côte ne donnera pas le même résultat selon l'échelle de la carte que l'on utilise. En tenant compte de tous les cailloux et de toutes les anfractuosités, on peut dénombrer des milliers de kilomètres entre Dinard et Nantes, et beaucoup plus encore si l'on fait le tour des grains de sable. La remarque peut sembler anecdotique mais Benoît Mandelbrot, dans les années 1960, lui trouvera un formalisme mathématique et cette trouvaille aura des applications inattendues dans les domaines les plus variés, partout où les petites causes produisent de grands effets : là où règne le chaos, du système financier à la circulation atmosphérique mondiale.


    Benoît Mandelbrot en 1997, alors qu'il travaillait à l'université Yale. © Yale University

    Il fallait un esprit original pour trouver ainsi un lien entre des domaines aussi divers et Mandelbrot en était assurément un.

    Né en 1924 à Varsovie de parents juifs venus de Lituanie, il émigre à Paris en 1936, fuyant avec sa famille la menace du nazisme. Son oncle, Szolem Mandelbrojt, vit en France. Ce mathématicien a participé, après la Première guerre mondiale à la fondation du groupe Bourbaki, qui influence durablement l'école mathématique française. Devenu mathématicien à l'Ecole Polytechnique, Mandelbrot supporte assez mal cette évolution qui faisait des mathématiques une science pure et éloignée du monde réel, où les sujets de travail se suffisaient à eux-mêmes. Après la guerre, il émigre aux États-Unis, ce qui lui vaut aujourd'hui – en France – d'être présenté comme un chercheur franco-américain.

    Suis-je un ensemble vide ?

    Éclectique, il s'intéresse entre autre à la théorie des jeux ou à l'économie et même à la linguistique à cause d'un article qu'il avait lu un jour par hasard («à Paris, j'avais ramassé une revue dans la corbeille d'un chercheur pour avoir quelque chose à lire dans le métro » expliquera-t-il plus tard, selon James Gleick, La théorie du chaos, Albin Michel, 1989. « Souvent, lorsque j'entends la liste de mes anciennes professions, je me demande si j'existe réellement. L'intersection de ces ensembles est sûrement un ensemble vide. » (Même source.)

    A ses débuts, il travaille chez IBM au département Recherche et l'un de ses sujets est la répartition des revenus. Benoît Mandelbrot s'étonne de retrouver un des diagrammes qu'il a réalisés parmi ceux présentés par un professeur d'économie présentant ses travaux sur l'évolution du cours du coton. Plus tard, Mandelbrot étudie la répartition des parasites gênant les échanges au sein d'un réseau d'ordinateurs. Il retrouve le même schéma et réalise que si on représente graphiquement l'apparition de ces signaux inopportuns on obtient les mêmes formes quelle que soit la durée que l'on considère : seconde, minute, heure, journée. L'apparition de parasites est complètement aléatoire. On ne peut même pas établir une moyenne sur une période donnée (il suffirait de faire glisser cette période pour obtenir des chiffres complètement différents) et il est tout à fait inutile, après un exceptionnel flot de parasites, de partir dans les locaux à la recherche d'un technicien qui aurait bidouillé le réseau.


    Combien mesure la côte de la Bretagne ?

    Benoît Mandelbrot aimait à dire qu'il cherchait toujours une représentation géométrique aux problèmes qu'il étudiait. C'est sans doute cette faculté qui l'a amené à décrire ce genre de situation en utilisant une nouvelle famille de courbes qu'il baptisa les « fractales ». En 1967, il publia un article demeuré célèbre « Combien mesure la côte de la Bretagne ? » (How long is the coastline of Britain ? Statistical self-similarity and fractional dimension,Science 156, pp.636-638).

    Il décrit un nouvel objet : la dimension fractionnaire. Une droite est un objet de dimension 1 et un plan en a 2. Alors, explique-t-il, disons que la côte bretonne possède une dimension de 1 virgule quelque chose. Cette partie fractionnaire décrit la rugosité : 1,1 pour une courbe plutôt calme et 1,9 pour une courbe qui tourne et retourne dans tous les sens, au point, par exemple, d'occuper une grande partie de la surface de la feuille sur laquelle on la dessine. De même, les villosités de la paroi intestinale font que cette surface tend à occuper un certain volume : la dimension de la paroi interne du tube digestif est supérieure à 2 et inférieure à 3.

    Ses fractales connaîtront un grand succès. Les informaticiens joueront beaucoup avec et découvriront qu'elles peuvent servir à dessiner les nuages ou les forêts. Les physiciens les retrouveront dans de multiples domaines (jusqu'à la supraconductivité) et se serviront des fractales pour représenter les « attracteurs étranges » des systèmes chaotiques, par exemple pour décrire le désormais célébrissime « effet papillon ». On peut voir sur YouTube un reportage de Arte sur les fractales.

    Après le grand scepticisme qui a accueilli ses premiers travaux, Benoît Mandelbrot est finalement pris au sérieux. Enfin presque. En 2004, il publie un ouvrage (Une approche fractale des marchés, Odile Jacob) dans lequel il explique que le système financier mondial fonctionne selon un mode chaotique et que les modèles mathématiques en vigueur, dont s'enorgueillissent les banques, sont faux. Il prédit que le monde des finances connaîtra tôt ou tard de graves accidents. « Les catastrophes financières sont souvent dues à des phénomènes très visibles, mais que les experts n'ont pas voulu voir. Sous le tapis, on met l'explosif ! » résumait-il en octobre 2009 dans un entretien avec une journaliste du Monde.

    Une fractale, ces courbes qui se démultiplient à l'infini lorsqu'on les regarde de plus en plus près. © <em>Commons</em>
    Une fractale, ces courbes qui se démultiplient à l'infini lorsqu'on les regarde de plus en plus près. © Commons

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    Les deux planètes géantes orbitant une étoile lointaine semblable au Soleil ont été détectées grâce au téléscope spatial américain Kepler. 

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    Lancé en 2009, Kepler, en orbite autour du Soleil, a été mis au point par la Nasa pour détecter des exoplanètes notamment similaires à la Terre orbitant des étoiles de notre galaxie AFPLancé en 2009, Kepler, en orbite autour du Soleil, a été mis au point par la Nasa pour détecter des exoplanètes notamment similaires à la Terre orbitant des étoiles de notre galaxie AFP

    Des astrophysiciens ont détecté avec le télescope spatial américain Kepler deux nouvelles exoplanètes comparables à Saturne et peut-être une troisième de la taille de la Terre orbitant une étoile lointaine semblable au Soleil, selon une communiqué publié jeudi 26 août.

    Ces chercheurs, dont la découverte est publiée dans Science express, édition en ligne de la revue américaine Science, précisent que ces deux planètes géantes baptisées Kepler-9b et Kepler-9c, tournent autour de leur étoile en 19,2 et 38,9 jours respectivement.

    Mais leur vitesse de rotation autour de leur étoile n'est pas constante. Elle varie respectivement de 4 et de 39 minutes par orbite. Ceci s'explique, selon les astronomes, par les fortes interactions gravitationnelles entre les deux planètes.

    Une planète isolée transiterait, elle, devant son étoile avec une périodicité précise, notent-ils.


    Planètes géantes 

    Etant donné leur signature gravitationnelle, Kepler-9b et Kepler-9c sont les deux objets les plus massifs en orbite autour de l'étoile et sont aussi liées par leur force de gravitation, déduit Matthew Holman, un astrophysicien de l'Université Harvard (Massachusetts, nord-est), principal auteur de ces travaux.

    Ces observations et mesures devraient donner aux astrophysiciens les outils nécessaires pour déterminer les propriétés physiques de ces deux planètes.

    Selon eux, il est possible que ce système solaire compte une troisième planète, plus petite, d'une taille comparable à celle de la Terre. Cette planète, dont l'existence doit encore être confirmée se situerait à une orbite plus proche de l'étoile.

    Ce nouveau système solaire découvert par Kepler se situe à plus de deux mille années-lumière de la Terre. Une année lumière équivaut à 9.460 milliards de km.


    Téléscope Kepler

    Lancé en 2009, Kepler, en orbite autour du Soleil, a été mis au point par la Nasa, l'agence spatiale américaine pour détecter des exoplanètes notamment similaires à la Terre orbitant des étoiles de notre galaxie, la Voie lactée.

    Il observe la luminosité de quelque 100.000 étoiles situées dans la constellation du Cygne et de la Lyre et ce pendant trois ans.

    Grâce à son puissant photomètre il peut détecter le changement d'intensité lumineuse d'une étoile quand un objet comme une planète passe devant.

    Le 24 août, des astronomes de l'Observatoire européen austral (ESO), au Chili, avaient annoncé la découverte d'un système d'au moins cinq planètes - peut-être sept - en orbite autour d'une étoile semblable au Soleil, en faisant probablement le système avec le plus de planètes découvert à ce jour.

    Jusqu'à présent, les astronomes ont détecté seize systèmes stellaires avec au moins trois planètes, en comptant la dernière découverte de Kepler dans laquelle l'existence de la troisième planète reste à confirmer.

    Kepler avait découvert ses cinq premières exo-planètes fin 2009, toutes sont trop chaudes pour abriter la vie.

    Jusqu'à présent les astrophysiciens n'ont pas encore trouvé de planète soeur de la Terre habitable parmi les plus de 420 exo-planètes découvertes depuis la première en 1995.


    (Nouvelobs.com avec AFP)




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