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Brèves en physique

Cosmologie, astronomie, physique quantique

- L’espace serait dodécaédrique et plus petit que l’espace observé

Le rayonnement de fond cosmologique suggère que l’espace ne serait pas plat et infini (comme la théorie de l’inflation le voudrait), mais serait un espace dodécaédrique de Poincaré produisant des mirages topologiques (c’est-à-dire multipliant les images d’une même zone). Voir interview de Jean-Pierre Luminet.

Pour plus de détails, voir Futura-Sciences.

- La matière noire à grande échelle

Une équipe internationale d’astronomes vient de déceler la trace de la plus grande structure de matière noire jamais découverte. Les filaments, feuilles et amas qui la composent, s’étendent sur une distance énorme : 270 millions d’années lumières !!! Soit 2 000 fois la taille de notre Voie lactée.

La découverte de cette nouvelle structure géante ne permet pas de trancher car elle découle d’une observation indirecte, reposant sur le principe dit de « lentille gravitationnelle faible ». En clair, la matière noire (ou autre chose...) dévie la lumière émise par des galaxies lointaines, ce qui se traduit par des distorsions enregistrées, dans cette étude, par le réseau d’observatoire "Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey". L’analyse fine des données ainsi récoltées permet d’évaluer la dimension et la masse de l’objet ayant provoqué cette déviation.

Le résultat obtenu par cette équipe, s’il ne clôt pas définitivement un débat vieux de soixante-dix ans apporte tout de même de solides arguments en faveur de l’existence de la matière noire.

- La matière noire enfin observée grâce aux champs magnétiques ?

La matière noire n’émet pas de lumière par définition. Pourtant, elle pourrait faire sentir sa présence par l’intermédiaire de champs magnétiques. L’effet serait même peut-être déjà visible dans le spectre du rayonnement fossile.

Il se pourrait bien, qu’au final, la matière noire soit un mélange de diverses particules. Parmi elles, certaines possèdent peut-être un moment magnétique.

Susan Gardner a étudié la possibilité qu’au moins une partie de la matière noire soit composée de particules avec un moment magnétique. Il ne semble pas que cela puisse être des particules supersymétriques, mais il pourrait s’agir de particules de Kaluza-Klein par exemple. En présence de champ magnétique, les particules douées d’un moment magnétique s’alignent et produisent un renforcement de celui-ci. C’est tout simplement le principe de l’aimantation d’un morceau de fer dans un champ magnétique.

Si l’on considère qu’une partie des particules de matière possède un moment magnétique couplé aux champs magnétiques de l’Univers à grande échelle, un effet Faraday devrait se produire, selon Susan Gardner, pour les photons du rayonnement fossile. Une signature indirecte de la présence de la matière noire en résulterait.

- Des cordes cosmiques peut-être visibles dans le rayonnement fossile.

Très hypothétique, mais l’enjeu est important puisque l’existence de "cordes cosmiques" pourrait permettre de tester la théorie des cordes...

Une nouvelle analyse des observations de WMap, confrontée à une nouvelle simulation numérique, indique que l’Univers contient peut-être des cordes cosmiques. Celles-ci auraient en partie été à l’origine de la formation des galaxies.

Ces cordes sont aussi fines qu’un proton, mais extrêmement denses : un morceau d’1,6 kilomètre de longueur pèserait autant que la Terre.

En combinant les deux mécanismes, inflation et présence partielle de cordes cosmiques, les chercheurs se sont aperçus qu’ils obtenaient un accord légèrement meilleur avec les observations de WMap. Environ 11 % des fluctuations du CMB observées proviendraient des cordes cosmiques.

- Le cerveau de Boltzmann.

Toute existence, et notamment celle d’un observateur, serait le résultat d’une fluctuation de l’entropie et donc d’une improbabilité, mais du coup il serait plus probable qu’un cerveau soit produit par une fluctuation de l’entropie et non un univers tout entier. Il y aurait donc bien des observateurs, mais pas d’univers observés (c’est Matrix) ! Voir article. En fait, c’est la négation de l’évolution et de l’apprentissage : il ne peut y avoir de cerveau ni de vie que dans un univers improbable ("la vie est une qualité de la matière qui surgit du contenu informationnel inhérent à l’improbabilité de la forme"). Voir l’improbable miracle d’exister.

- Une "table périodique" pour mieux classifier les trous noirs.

Des physiciens ont découvert un ordre caché dans le zoo des trajectoires étranges que les objets sont susceptibles de décrire dans l’espace autour des trous noirs ; cela leur a permis de créer une "table périodique" des orbites des trous noirs. Cette découverte pourrait aider les scientifiques à mieux cibler leur recherche sur les ondes gravitationnelles, ces ondulations de l’espace générées par les déplacements d’objets massifs, comme un couple de trous noirs gravitant l’un autour de l’autre.

- L’asymétrie matière-antimatière résolue ?

Ce serait le caractère non-linéaire des interactions entre quarks qui pourrait expliquer la dissymétrie matière/anti-matière (violation CP).

On découvrit alors que les théories des champs de Yang-Mills étaient bien en mesure de décrire un monde constitué de quarks et de leptons, mais aussi pourquoi leurs comportements dans le monde de la physique hadronique étaient, et sont toujours, aussi difficiles à comprendre.

Ces équations sont profondément non linéaires, comme les équations de Navier-Stokes de la mécanique des fluides décrivant l’atmosphère et les océans.

De même que l’on discrétise un fluide en mailles de taille finie pour simuler numériquement l’écoulement de l’air sur Terre, par exemple autour d’une navette spatiale rentrant dans l’atmosphère ou à l’occasion d’une explosion nucléaire, on utilise une méthode dite de calcul sur réseau (lattice en anglais), avec des éléments finis, pour tenter de comprendre ce qui se passe dans les protons et dans les mésons.

Les théoriciens japonais Kobayashi et Maskawa, en introduisant une matrice qui portent désormais leurs noms, réussirent à rendre compte, dans une certaine mesure, de l’asymétrie matière-antimatière observée dans les mésons, grâce à ces 6 quarks.

Toutefois, en l’absence de calculs vraiment précis, il était difficile d’être sûr que cela était vraiment la solution, qui de toute façon n’est qu’une explication partielle.

C’est ce à quoi se sont attachés des théoriciens et des ingénieurs informaticiens du Department of Energy’s Brookhaven National Laboratory (BNL), des universités de Columbia, du Connecticut, d’Edinburgh de Southampton et enfin du fameux Riken BNL Research Center (RBRC). Il a fallu pour cela concevoir des superordinateurs spécialement adaptés à des calculs exigeant des dizaines de milliers de milliards d’opérations par seconde et travaillant en parallèle.

L’accord est plutôt bon entre les prédictions du modèle standard, les observations de l’asymétrie matière-antimatière et ce qu’on appelle la violation de la symétrie CP, naturellement contenue dans la matrice de Kobayashi-Maskawa. Le modèle standard avec 6 quarks passe donc victorieusement ce test important sur ordinateur.

- Bientôt des voyages dans le temps au LHC ?

Spéculations très hasardeuses, dans le cadre de la théorie des cordes (ou plutôt d’un univers membrane à 3 dimensions flottant dans un univers ayant 7 dimensions supplémentaires) sur la création (improbable) de trous noirs et de trous de vers permettant aux particules de remonter le temps...

- Ordinateur quantique : après les qubits, voilà les qutrits !

Une équipe composée de physiciens de l’université de Queensland, l’université de Bristol et l’université de Waterloo vient d’annoncer avoir réussi à intriquer un système porteur de qubits avec un autre système porteur de qutrits. Un résultat qui ouvre des perspectives pour le calcul quantique et la réalisation d’ordinateurs quantiques.

Un système avec 3 états, produisant des qutrits (3N), serait moins fragile et il en faudrait moins pour effectuer des calculs quantiques conséquents. C’est donc une voie non seulement pour la miniaturisation des ordinateurs quantiques, mais surtout pour contourner le problème de la décohérence.

Les chercheurs sont parvenus à produire des qutrits à partir d’effets d’optique non linéaire réalisant l’intrication de photons polarisés portant des qubits. Ces mêmes photons, portant des qutrits, ont à leur tour été intriqués avec des photons portant des qubits. Cet aller et retour ouvre une voie vers la manipulation des qutrits pour effectuer des calculs quantiques.


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17 réactions à cet article    


  • eugène wermelinger eugène wermelinger 4 mars 2008 15:44

    Bon Dieu de Bon Dieu, mais c’est bien sûr .... (nos cinq dernières minutes)


    • Serge 4 mars 2008 18:02

      J’aime ce type d’articles, avec des implications philosophiques, ça me fait rêver.

      Le théorème de Fermat est relativement simple, il permet de reconnaître un nombre premier :

      Si x est premier, alors pour tout x > 2, ax divisé par x aura pour reste a.

       


      • Serge 4 mars 2008 18:03

        Lire :

        Si x est premier, alors pour tout x > 2, a puissance x divisé par x aura pour reste a.

         


      • TALL 4 mars 2008 18:31

        C’est faux.


      • TALL 4 mars 2008 19:05

        Le théorème de Fermat, c’est => la somme de 2 cubes ne peuvent donner un autre cube ( idem pour les puissances supérieures ).

        Une démo simple n’a jamais été trouvée. Celle trouvée par un anglais il y a quelques années fait 150 pages et utilise des concepts réservés aux matheux de très haut niveau.


      • TALL 5 mars 2008 08:48

        A noter anecdotiquement que le truc de Serge est aussi faux. Vu que pour un diviseur x, le reste sera toujours inférieur à x. Et donc pour tout a => x, sa thèse est déjà infirmée.


      • adeline 4 mars 2008 18:47

        Oula il me faudra au moins une semaine pour apprécier cette masse de connaissances ! merci à vous de la révéler


        • Harald 4 mars 2008 18:49

          Heureusement qu’il y a des images sinon je n’aurais rien compris. smiley


          • claude claude 4 mars 2008 23:14

            @ harald,

            comment faites vous votre smiley avec le nez rouge ?

            merci smiley


          • Méric de Saint-Cyr Méric de Saint-Cyr 4 mars 2008 19:00

            En tout cas les dessins sont très beaux !


            • Hecatonchire 4 mars 2008 19:18

              Mais non la Science c’est beaucoup plus marrant qu’il n’y parait. Par exemple, je vous décode l’article "la matière noire à grande échelle" :

               

              La matière noire (de la matière qui n’en est pas mais on va faire comme si, sinon on est dans la merde)

              Une équipe internationale d’astronomes vient de déceler la trace de la plus grande
              anomalie gravitationnelle jamais découverte.
              Elle s’étend sur 270 millions d’années lumières !!!
              Soit 2 000 fois la taille de notre Voie lactée.
              La découverte de cette nouvelle anomalie repose sur le principe dit de « lentille gravitationnelle faible ».
              La théorie admise est que la lumière est déviée par la matière (concentrée dans les galaxies).
              En l’occurrence on observe bien une déviation mais on ne détecte pas la matière qui devrait en être responsable.

              Les astrophysiciens ayant horreur de passer pour des cons ont décidé d’appeler cette absence de matière, de la matière noire.
              De cette façon, au lieu de dire "Merde on a encore trouvé une preuve que notre modèle est faux", ils peuvent annoncer :
              "Hourra, on a découvert une nouvelle preuve de l’existence de la matière noire".

              Il est pas beau le sophisme ?

               


              • Valou 5 mars 2008 10:31

                Bonjour, en ce qui concerne la matière noire j’avais plutôt compris qu’il s’agissait de matière qu’on ne peut pas voir car ne réflechissant pas la lumière. A voir sur wikipédia, cette théorie provient de ce que la masse du système solaire lorsqu’on la calcule en fonction de la masse de ses constituants visibles (planètes, astres etc..) est différente de celle qu’on obtient lorsqu’on la calcule à partir des forces gravitationnelles (la masse d’un objet exerce une force sur les objets environnants, à partir des forces constatées on peut donc calculer la masse de l’objet, en l’occurence, du système solaire, et par extrapolation, de l’univers).

                 

                Valou


              • Hecatonchire 5 mars 2008 15:25

                Arf, mais il existe une seconde interprétation.

                Je prends un exemple.
                Je pèse le même sac de billes avec 2 balances différentes et je constate que les poids sont différents.
                Hypothèse 1 : Il existe des billes « noires » invisibles qu’une des deux balances ne peut pas peser.
                Hypothèse 2 : Les balances ne sont pas correctement tarées ou sont mal conçues.

                Vous saisissez ? Je reproche juste à ce genre d’article de faire la part belle à la première explication (qui est la plus extravagante à mon sens) alors que ce pourrait tout aussi bien être la deuxième hypothèse qui est valide.
                 


              • Hecatonchire 4 mars 2008 21:55

                Heu j’ai l’impression que tout le monde n’a pas compris qu’il y’avait une suite d’articles sans aucun rapport les uns avec les autres.


                • Rapetout 5 mars 2008 01:01

                  C’est un article magistral qui démontre qu’un philosophe militant écolo c’est comme une souris verte. Vous l’attrapez par la queue, vous le trempez dans la physique, vous le trempez dans la mécanique quantique, ça vous fait un escargot tout chaud. Il y a même la photo de l’escargot dans l’article, c’est tout dire ! (C’est ce que hihihihi a pris pour la cervelle à Momo. Remarquez... il est facile de s’y tromper).


                  • goc goc 5 mars 2008 10:45

                    tres bon article

                    toutefois, vous me confortez a chaque fois dans l’idée que j’ai : a savoir que la mecanique quantique reste un exercice de style, sans aucun lien avec la realité physique, un simple jeu mathematique de mondes hypothetiques.

                     

                    pour le reste, merci pour les infos

                     


                    • Vincent Verschoore VincentV 5 mars 2008 11:50

                      Pour une approche claire et compréhensible des relations possibles entre la physique quantique et le macrocosme, et autres questions de ce genre, je vous conseille "l’infini dans la paume de la main" de Mathieu Ricard http://www.vipassana.fr/Notes_de_lecture/MathieuRicardEtTrinhXuanThuan.htm

                      Merci à l’auteur pour ces brèves, a refaire régulièrement svp !

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