Une vue d'artiste de la théorie du multivers en cosmologie quantique. © Shutterstock, Bildagentur Zoonar GmbH

Sciences

Mécanique quantique

Multivers : que dit la physique sur les pouvoirs de Doctor Strange ?

Que ce soit pour Iron Man ou Thor, les scénaristes de Marvel ont visiblement cherché à rendre un peu crédibles les pouvoirs de ces super-héros avec de nombreuses allusions à la physique et à la technologie connues. Mais que pensez alors des pouvoirs magiques de Doctor Strange ?

© Sampson Wilcox/RLE

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Mécanique quantique

De nouveaux qubits prometteurs pour les ordinateurs quantiques

La course aux ordinateurs et simulateurs quantiques bat son plein même si l'issue est encore incertaine. Plusieurs approches sont possibles et une équipe de chercheurs du MIT vient de faire savoir qu'elle avait trouvé une nouvelle façon de stocker des bits d'informations quantiques, des qubits. La percée est prometteuse car ces qubits sont particulièrement résistants aux perturbations rendant délicate la poursuite des calculs quantiques et qui limitent donc encore les applications possibles des machines en cours de réalisation.

Quelques équations de la théorie quantique. © Fotolia, CT  

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Mécanique quantique

Effet EPR : le monde quantique ne peut être construit qu'avec des nombres complexes

Contrairement à la théorie de la relativité que l'on finit par trouver intuitive avec le temps, la théorie quantique garde toujours une part de magie et de mystère. C'est en partie en raison des outils mathématiques qu'elle utilise, combinant une algèbre non commutative et des nombres complexes. Des expériences viennent de montrer que contrairement à ce qui se passe en physique classique, les nombres complexes n'y sont pas seulement des moyens élégants d'exprimer par le plus court chemin des relations entre grandeurs physiques décrites par des nombres réels, dont on pourrait se passer en travaillant uniquement avec ces nombres comme Schrödinger le pensait, mais sont bel et bien fondamentaux pour exprimer les équations standards de la mécanique quantique.

Le physicien allemand Werner Heinsenberg (1901-1976) a révolutionné la physique en découvrant en 1925 la mécanique quantique matricielle. On le voit ici expliquer la théorie quantique en 1936. Heisenberg avait rejeté la notion de trajectoire pour les électrons circulant au sein d'un atome, jetant ainsi les bases d'une nouvelle conception de la géométrie de l'espace et du temps, et pas seulement d'une nouvelle physique de la matière et du rayonnement. © AIP Emilio Segre Visual Archives  

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Mécanique quantique

Helgoland : dans les pas d'Heisenberg, en quête du sens de la mécanique quantique

Les équations de la physique quantique sont déraisonnablement efficaces pour décrire les propriétés de la matière et du rayonnement. Mais le débat dure toujours quant à savoir à quelle image du monde et de la réalité elles correspondent. Ce n'est pas qu'un problème de physique théorique mais aussi de philosophie, comme les découvreurs de la mécanique quantique le savaient bien. Les éditions Flammarion publient aujourd'hui un livre pour le grand public où l'un des grands chercheurs de notre temps nous explique pourquoi c'est en marchant dans les pas de Heisenberg, et non de Schrödinger, que l'on peut plus facilement donner sens au vertigineux monde quantique. Il nous invite à le suivre dans son exploration.

Des fermions refroidis à moins d’un milliardième de degré au-dessus du zéro absolu. Le record est battu. Mais pas seulement pour la gloire. Si les chercheurs sont descendus à des températures aussi extrêmes, c’est pour avoir un aperçu de l’influence de la mécanique quantique sur les propriétés des matériaux.

Sciences

Physique

Des fermions refroidis à une température 3 milliards de fois plus basse que dans l’espace pour une expérience quantique

actualité

06/09/2022

Il y a presque un siècle, la mécanique quantique donnait les clés pour comprendre la liaison chimique entre atomes, aussi bien formant des molécules que des cristaux. Les moyens de calcul modernes, avec des ordinateurs, permettent aujourd'hui de reproduire voire de prédire les propriétés et l'existence des configurations atomiques. Une récente application concerne l'élucidation de la stabilité de certains hydrocarbures, avec la transposition de la notion de nombres magiques issue de la physique nucléaire.

Sciences

Chimie

Le mystère de la stabilité quantique « magique » des hydrocarbures est résolu !

actualité

22/08/2022

La révolution de l'information quantique est en cours et nul ne sait encore vraiment jusqu'où elle ira. Une équipe internationale de chercheurs, dont des membres du CEA, vient d'annoncer avoir réussi une grande première avec la mise en pratique d'un protocole de distribution quantique de clé en cryptographie quantique particulièrement sûr, utilisable pour un Internet quantique du futur.

Sciences

Mécanique quantique

Cryptographie quantique : le CEA réalise une première mondiale pour la sécurisation des communications

actualité

03/08/2022

À quoi ressemble un proton ? À une boule de billard, mais en tout petit. Bien sûr. Ou bien sûr que non ! Parce qu’au fil des décennies, la physique nous a appris que les choses sont un peu plus compliquées que ça. Tellement même qu’il est devenu difficile de se les représenter. Mais des chercheurs se sont associés à des artistes pour relever le défi. Voici le résultat.

Sciences

Physique

Voici à quoi ressemble un proton

actualité

09/07/2022

Des chercheurs sont parvenus à localiser un tunnel sous un mètre de terre. Grâce à un gradiomètre de gravité quantique. Une technologie qui se montre, pour la première fois, capable de sortir du laboratoire et de se frotter aux réalités du terrain.

Sciences

Mécanique quantique

Cette technologie peut dévoiler tout ce qui se cache sous terre

actualité

06/03/2022

L’union fait la force. C’est un proverbe bien connu. La devise de la Belgique, notamment. Et des chercheurs en démontrent aujourd’hui une fois encore la pertinence. Les expérimentateurs et des théoriciens ont uni leurs forces pour percer le secret du noyau doublement magique de zirconium-80 !

Sciences

Physique

Lumière sur un noyau doublement magique, le zirconium !

actualité

01/12/2021

Lorsque le génial Richard Feynman a amorcé la révolution des ordinateurs quantiques, il comptait s'en servir pour mener à bien des simulations de systèmes quantiques défiant les calculs analytiques et les simulations numériques sur des ordinateurs classiques. On commence à voir ce rêve se réaliser depuis quelques années et aujourd'hui un ordinateur quantique, construit par IBM, semble sur le point de percer certains secrets des protons et neutrons composant notre corps et les étoiles.

Sciences

Chromodynamique quantique

L'ordinateur quantique sur le point de percer les secrets des protons et neutrons pour la première fois

actualité

28/11/2021

Un atome est constitué à 99,9 % de vide. Dans ce cas, pourquoi les rayons lumineux ne peuvent-ils pas traverser la matière, rendant les objets transparents ?

Sciences

Physique

Si les atomes sont composés de vide, pourquoi la matière n'est-elle pas transparente ?

question réponse

22/10/2021

Deuxième invité exceptionnel de notre série « rédacteur en chef » de Futura pour une journée : Étienne Klein. Ne manquez surtout pas, mercredi 6 octobre, son édito et les articles inédits qu’il nous a demandé d'écrire.

Sciences

Magazine Science

Journée spéciale demain avec Étienne Klein, rédacteur en chef invité

actualité

05/10/2021

« Steven Weinberg fait partie des très rares personnes qui, dans l'histoire de la civilisation, ont radicalement changé notre façon de voir l'Univers. » Cette phrase a été écrite par le physicien théoricien Gian Francesco Giudice dans un communiqué du Cern qui a annoncé la disparition de l'un des plus grands scientifiques de tous les temps, ayant révolutionné la physique des particules, la théorie quantique des champs et la cosmologie pour reprendre là aussi les mots du mythique laboratoire européen de la physique des hautes énergies.

Sciences

Physique

Le prix Nobel Steven Weinberg, unificateur de la lumière et de la radioactivité, s'est éteint

actualité

01/08/2021

C’est un record et il n’est pas prêt d’être battu : des chercheurs ont fabriqué une fine feuille magnétique d’à peine un millimètre d’épaisseur, qui fonctionne à température ambiante. Un aimant qui pourrait servir de stockage magnétique dans nos smartphones ou dispositifs miniaturisés, et servir à étudier la physique fondamentale.

Sciences

Physique

L'aimant le plus fin du monde mesure à peine un atome d'épaisseur

actualité

30/07/2021

L’Agence spatiale européenne (ESA) et l’Agence spatiale russe (Roscosmos) collaborent pour Plasma Kristall-4 (PK-4), une expérience sur les plasmas complexes, mélanges gazeux à basse température composés de gaz ionisé, de gaz neutre et de particules microscopiques. En étudiant leur comportement en micropesanteur, les astronautes pourront valider des modèles physiques sur Terre et les appliquer dans de nombreux domaines tels que l'industrie ou la santé.

Sciences

Plasma

Expériences sans gravité : le plasma, matériau de l'espace

actualité

22/07/2021

Grâce à des algorithmes sophistiqués et à la ptychographie électronique, des chercheurs ont pu extraire une image incroyablement précise des atomes au sein d’un échantillon. Un record qui frôle les limites de ce qui est physiquement observable.

Sciences

Atome

Comment les scientifiques ont obtenu l’image d'atomes à la plus haute résolution jamais observée

actualité

02/07/2021

Qu'est-ce que la mécanique quantique ? À quoi sert-elle ? Quel est son champ d'étude ? La réponse en vidéo !

Sciences

Sciences

La mécanique quantique expliquée en vidéo

actualité

04/04/2021

Voici un des agrégats de sol utilisé dans cet étude. © Angela Possinger et al., Nature Communications

Sciences

Physique

Une méthode d'imagerie pour (presque) voir à l'échelle atomique

brève

08/01/2021

L'atome est un élément fondamental de notre réalité, mais le connaissez-vous vraiment si bien ?

Sciences

Sciences

Tout savoir sur l'atome en 1min30

actualité

09/12/2020

Le monde quantique est surprenant. À cette échelle, les particules n’ont droit qu’à certains niveaux d’énergie tandis que d’autres leur sont interdits, mais pour quelle raison ? Tout est quantique nous en dit un peu plus sur la quantification durant cette courte vidéo.

Sciences

Mécanique quantique

Tout est quantique : comment fonctionne la quantification de l'énergie ?

actualité

15/11/2020

Une nouvelle échelle de temps a été franchie par les physiciens qui ont réussi à observer un événement de 247 zeptosecondes, soit un trilliardième de seconde : la durée de traversée d'un photon à travers une molécule de dihydrogène.

Sciences

Atome

247 zeptosecondes, la fraction de temps la plus courte jamais mesurée

actualité

20/10/2020

L’or est un métal qui, à l’état naturel, est considéré comme rare. Mais serait-il possible d’en créer artificiellement à partir de plomb ou de mercure par exemple ? Unisciel et l’université de Lille 1 ont exploré la question au cours de cet épisode de Kézako.

Sciences

Physique

Peut-on transformer du plomb ou du mercure en or ?

actualité

03/10/2020

Le graphène a su mille et une fois éblouir les chercheurs par ses qualités multiples et étonnantes. Dernièrement, il est venu à la rescousse des chercheurs en informatique quantique, en leur offrant un instrument de mesure plus rapide et efficace.

Sciences

Mécanique quantique

Informatique quantique : une nouvelle révolution grâce au graphène

actualité

02/10/2020

La découverte des rayons X par Röntgen a donné un outil inattendu pour étudier la structure cristalline de la matière, via la diffraction des rayons X, mais aussi celle des molécules biologiques.

Sciences

Physique

À quoi sert la cristallographie aux rayons X ?

question réponse

26/09/2020

Le vide en physique est un concept difficile à définir. On pourrait penser qu'il désigne l’absence de tout, mais il semblerait que ça ne soit pas vraiment le cas en mécanique quantique… Futura-Sciences a interviewé Claude Aslangul afin qu'il nous en dise un peu plus sur le sujet.

Sciences

Physique

Interview : qu’est-ce que le vide quantique ?

actualité

10/09/2020

Les étoiles, les planètes, les galaxies où encore les humains sont faits de différents atomes. Mais lequel est le plus abondant dans l’univers ? C’est à cette question que tente de répondre la chaîne Discovery Science durant cette courte vidéo.

Sciences

Univers

Quel est l'élément le plus abondant dans l'univers ?

actualité

11/08/2020

Un trou noir est un objet céleste difficile à observer directement. L’intensité de son champ gravitationnel est si intense qu’il empêche en théorie toute forme de matière ou de rayonnement de s’échapper. Peut-il exploser ? C'est la question que Futura-Sciences a posée à Aurélien Barrau, astrophysicien spécialisé en cosmologie et auteur du livre Des univers multiples.

Sciences

Trou noir

Un trou noir peut-il exploser ? Aurélien Barrau répond

actualité

19/07/2020

En général, personne ne passe à travers les murs, à part peut-être les particules quantiques... Cette étrange propriété baptisée effet tunnel n’intervient qu’à très petite échelle. Découvrez en vidéo grâce à Tout Est Quantique cette incroyable capacité de la matière.

Sciences

Physique

Physique quantique : qu'est-ce que l'effet tunnel ?

actualité

30/06/2020

Difficile de ne pas éprouver une fascination envers la supraconductivité. Cette propriété quantique qui, entre autres prouesses, fait léviter les objets, est aujourd’hui au centre d’un grand nombre de recherches de pointe. Voici en vidéo un aperçu des plus belles lévitations quantiques.

Sciences

Mécanique quantique

Supraconductivité : les secrets de la lévitation quantique

actualité

22/06/2020

Grâce à la cryo-microscopie électronique (cryo-ME) et à des logiciels d’amélioration d’image avancés, deux équipes de chercheurs sont parvenues à observer les atomes d’une protéine avec un niveau de détail inégalé. Ils ont ainsi pu observer des structures inédites des molécules, ouvrant la voie à la conception de médicaments ciblés.

Sciences

Physique

Microscopie : des atomes individuels observés pour la première fois

actualité

09/06/2020

Depuis des décennies, les physiciens fabriquent et étudient des atomes exotiques où les électrons, et parfois les protons, sont remplacés par d'autres particules chargées. Ils viennent pour la première fois d'observer de façon convaincante des atomes d'hélium pionique, où un électron a été remplacé par un méson pi de Yukawa, ainsi qu'une transition quantique induite par laser dans ces atomes exotiques.

Sciences

Physique

On a fabriqué un nouveau type d'atome, l'hélium pionique

actualité

12/05/2020

La question des univers multiples est un thème très ancien, puisqu'on la trouve dans la littérature dès l’antiquité. Depuis quelques années, les multivers rejoignent la physique théorique et certains chercheurs sont même convaincus de leur existence. Futura-Sciences a interviewé Aurélien Barrau, astrophysicien spécialisé en cosmologie et auteur du livre Des univers multiples.

Sciences

Cosmologie

Interview : vivons-nous dans un multivers ?

actualité

03/03/2020

Après avoir réussi ses expériences de téléportation quantique entre un satellite et une station au sol, la Chine pousse un cran plus loin ses réalisations en vue d'un internet quantique. Les chercheurs chinois ont réussi une distribution de clé quantique entre le même satellite et une station au sol mobile : une première mondiale !

Sciences

Physique

Internet quantique : la Chine réalise la première transmission entre un satellite et un récepteur mobile

actualité

13/01/2020

La chimie est un monde fantastique. Il suffit parfois de mélanger quelques produits pour générer des précipités, des changements de couleurs et parfois même des explosions… Enfilez votre blouse pour un tour en vidéo dans l’univers des réactions chimiques.

Sciences

Chimie

Chimie : top 5 des réactions les plus spectaculaires

actualité

01/01/2020

Des équations quantiques. © CT, Fotolia

Sciences

Mécanique quantique

Biologie quantique : le repliement des protéines reposerait sur la nature ondulatoire de la matière

brève

20/12/2019

Un bon matériau thermoélectrique doit concilier une faible résistance électrique et une faible conductivité thermique. Deux propriétés a priori antagonistes qu’ont pourtant réussi à associer des chercheurs au sein d’un même alliage. Ce matériau pourrait servir à alimenter des capteurs autonomes ou des dispositifs médicaux récupérant la chaleur du corps.

Sciences

Énergie

Ce nouveau matériau bat le record de conversion de chaleur en électricité

actualité

20/11/2019

Des chercheurs ont mis au point une méthode révolutionnaire pour mesurer la gravité, en utilisant des atomes de césium « suspendus » dans un état quantique. On pourrait ainsi fabriquer de petits appareils portatifs, et même tester des théories physiques comme le principe d’équivalence d’Einstein.

Sciences

Mécanique quantique

Une nouvelle méthode pour mesurer la gravité

actualité

15/11/2019

Les physiciens nucléaires comptent depuis longtemps sur la diffusion d’électrons pour mesurer la taille du proton. Jusqu’ici avec des résultats entachés d’erreurs. Mais des chercheurs sont parvenus à améliorer la précision de la méthode. Ils confirment que le proton est plus petit que prévu.

Sciences

Physique

Le proton est plus petit que prévu, c'est confirmé

actualité

07/11/2019

À partir d’un ion de calcium 40 et de son spin, des chercheurs ont mis au point le plus petit moteur du monde. Des travaux qui pourraient, à terme, améliorer l’efficacité énergétique des systèmes.

Sciences

Physique

Le plus petit moteur du monde est constitué d’un seul atome

actualité

23/08/2019

Des effets subtils dus à l'intrication quantique pourraient intervenir en biologie, dans le fonctionnement du cerveau et dans le cadre plus général des réactions chimiques. Deux physiciens ont proposé une généralisation des travaux de Bell fournissant un test de la présence de l'intrication quantique, permettant de l'appliquer à ces réactions dans le cadre de la chimie quantique.

Sciences

Mécanique quantique

L'intrication quantique est-elle présente dans les réactions chimiques ?

actualité

07/08/2019

À l’aide d’un micro quantique, des chercheurs sont parvenus à compter le nombre de phonons dans une onde sonore. Le système pourrait constituer la base d’un nouveau type d’ordinateur quantique.

Sciences

Physique

Vers un ordinateur quantique basé sur le son ?

actualité

29/07/2019

Quatre images mettant en évidence le champ magnétique d’un même atome de titane obtenues par une technique d’imagerie combinant IRM et microscopie à effet tunnel. © Philip Willke et al.

Sciences

Physique

L’IRM le plus précis du monde dévoile le champ magnétique d’un seul atome

brève

06/07/2019

Cousin de l'effet Hawking, l'effet Unruh n'a encore jamais été observé directement mais on cherche là aussi à tester la cohérence des calculs qui le prédisent avec des systèmes physiques présentant des phénomènes analogues. Il semble que la version quantique de cet effet ait enfin été observée avec des atomes ultrafroids paradoxalement.

Sciences

Mécanique quantique

L'effet Unruh observé pour la première fois ?

actualité

12/06/2019

La science-fiction repose parfois sur des données scientifiques crédibles, comme c'est le cas dans nombre de romans d'Arthur Clarke. Peut-on en dire autant avec la question des voyages dans le temps du dernier opus du MCU avec les Avengers ?

Sciences

Relativité générale

Dans Avengers : Endgame, les voyages dans le temps sont-ils crédibles ?

actualité

05/05/2019

Stefano Panebianco, ingénieur de recherche au CEA, nous parle de l’astrophysique nucléaire des étoiles et dans cette vidéo en particulier, des réactions de fusions principales qui font briller le Soleil. Elles conduisent à la synthèse de noyaux.

Sciences

Soleil

Quels atomes notre Soleil fabrique­-t-­il ?

actualité

04/05/2019

L'intelligence artificielle permettra-t-elle de résoudre les énigmes laissées sans réponse par les physiciens et les ordinateurs du XXe siècle ? Peut-être... On vient de s'en servir pour retrouver et mieux comprendre les propriétés de l'eau, liquide ou sous forme de glace, grâce aux simulations numériques basées sur l'équation de Schrödinger appliquées à ses molécules.

Sciences

Physique

L'IA s'attaque aux secrets de l'eau avec l'équation de Schrödinger

actualité

04/01/2019

L'Europe vient d'attribuer 14 millions d'euros à des équipes de chercheurs du CNRS et du CEA à Grenoble explorant une voie prometteuse pour la réalisation industrielle d'ordinateurs quantiques. Il s'agirait d'utiliser des qubits sur des puces de silicium analogues à celles que l'on sait déjà fabriquer à grande échelle.

Sciences

Qubit

Ordinateur quantique au silicium : des millions pour le projet QuCube à Grenoble

actualité

03/11/2018

Depuis quelques années, Stephen Hawking et ses collègues Andrew Strominger et Malcom Perry étaient sur la piste d'une résolution du fameux paradoxe de l'information découvert par Hawking et impliqué par l'évaporation quantique des trous noirs associée à son nom. Un article posthume sur le sujet est maintenant en ligne, montrant que quelques progrès vers cette résolution semblent bien avoir été accomplis.

Sciences

Hawking

Trou noir et paradoxe de l'information : le dernier article posthume de Hawking apporte-t-il la solution ?

actualité

25/10/2018

C'est une très mauvaise idée, pourtant couramment répandue, d'invoquer le nom d'Albert Einstein pour soutenir la thèse que les travaux révolutionnaires en science proviennent de chercheurs indépendants, initialement rejetés par l’establishment scientifique. Son parcours, bien qu'atypique, démontre le contraire. Les plus éminents éléments de la communauté scientifique ont rapidement reconnu la valeur des travaux du chercheur qui ont été publiés dans les revues de référence de l’époque. On ne peut pas en dire autant de certains esprits excentriques, pseudo génies autoproclamés, de nos jours.

Sciences

Physique

Einstein est-il l'exemple du génie initialement rejeté par le système ?

question réponse

13/10/2018

Depuis des décennies, des générations d'enseignants utilisent, comme Richard Feynman, une célèbre expérience de pensée pour enseigner la physique quantique. Très simple et faisant intervenir les fentes de Young, elle vient d'être réalisée pour la première fois avec de l'antimatière, ouvrant la voie à des tests d'une nouvelle physique et peut-être à la découverte de l'antigravité.

Sciences

Physique

Physique quantique : l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée avec des positrons

actualité

24/09/2018

On s’accorde généralement à faire remonter au philosophe présocratique grec Leucippe (460 – 370 av. J.-C.) et surtout son élève Démocrite les premières idées sur la structure atomique de la matière. Ce qui n’était qu’une pure spéculation philosophique brillante a toutefois été repris sous une forme ou sous une autre par les pionniers de la physique et de la chimie moderne et en particulier au cours du XIXe siècle.

Sciences

Atome

Peut-on voir les atomes ?

question réponse

09/09/2018