Des chercheurs de l'universit&eacute; Stanford, aux &Eacute;tats-Unis, ont rendu [popupdefinition id=1646]transparent[/popupdefinition] le [popupdefinition id=3125]cerveau[/popupdefinition] d'une souris gr&acirc;ce &agrave; la technologie Clarity. Ils l'ont ensuite impr&eacute;gn&eacute; d'[popupdefinition id=93]anticorps[/popupdefinition] fluorescents se fixant s&eacute;lectivement sur les [popupdefinition id=209]neurones[/popupdefinition]. On peut ainsi visualiser le [popupdefinition id=601]r&eacute;seau neuronal[/popupdefinition] en 3D sans avoir recours &agrave; la dissection. &copy; Stanford School of Medicine

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Un cerveau de souris transparent

Anglais : neural network.Ensemble de neurones formels interconnectés permettant la résolution de problèmes complexes tels que la reconnaissance des formes ou le traitement du langage naturel, grâce à l'ajustement des coefficients de pondération dans une phase d'apprentissage.Fonctionnement du réseau neuronalComment fonctionnent les réseaux de neurones ? Un réseau neuronal s’inspire du fonctionnement des neurones biologiques et prend corps dans un ordinateur sous forme d'un algorithme. Le réseau neuronal peut se modifier lui-même en fonction des résultats de ses actions, ce qui permet l’apprentissage et la résolution de problèmes sans algorithme, donc sans programmation classique.Un réseau neuronal en informatique, c'est quoi ? Le réseau neuronal se situe au croisement de l’informatique et de la biologie. Il est calqué sur le paradigme du cerveau humain dont il démultiplie la puissance, sans lui ressembler tout à fait puisqu'il est dépourvu d'émotions.Un paradigme biologique Le réseau neuronal constitue une véritable révolution scientifique, née des progrès de l’intelligence artificielle. Il s’inspire du cerveau humain et son unité élémentaire est le neurone formel. Ce dernier est fabriqué sur le modèle du neurone biologique :Les différentes entrées correspondent aux dendrites et sont associées à des coefficients numériques,La sortie est pensée à l’instar du cône d’émergence, elle émet la valeur finale d’après la somme pondérée des entrées reçues.Le neurone formel est rattaché à ses semblables sous la forme d’un réseau par le biais des synapses. Il forme un ensemble très efficace. Une métaphore biologiqueLe réseau neuronal informatique fait partie des métaphores biologiques si nombreuses désormais en cybernétique. Il est au cerveau humain ce que l’aile d’un avion est à celle d’un oiseau. Il ne reproduit pas l’ensemble des fonctions biologiques de l’esprit et ignore notamment les cellules gliales.Comment fonctionne un réseau neuronal ? Son fonctionnement est calqué sur celui du cerveau humain, bien qu’il soit exempt d’émotions. Le réseau de neurones profonds ou deep neural network imite donc le fonctionnement de nos propres neurones.Des processeurs organisés par tiers Les processeurs de l’ordinateur fonctionnent par tiers :• le premier tiers reçoit des informations grâce à ses entrées brutes à l’instar des nerfs optiques des êtres humains ;• le second tiers reçoit les informations traitées par le précédent et le transmet au suivant ;• le dernier tiers fournit le résultat final. Un réseau qui apprendContrairement aux programmes ordinaires fabriqués pour réaliser une action donnée, le réseau de neurones se sert d’un algorithme pour apprendre des données nouvelles à partir d’exemples préalablement enregistrés et qu’il analyse rigoureusement. Il s’agit là d’un véritable mode d’apprentissage par l’expérience. Il est doté de surcroît de capacités de généralisation et de classification qui lui permettent notamment de réaliser des opérations statistiques très élaborées. Il existe trois formes d’apprentissage :l’apprentissage supervisé où l’algorithme s’entraîne sur des données étiquetées ;l’apprentissage non supervisé où les données ne sont pas étiquetées ;l’apprentissage renforcé où l’algorithme distingue ses succès de ses erreurs.À quoi sert un réseau neuronal informatique ? Un réseau neuronal peut accomplir très efficacement tout ce dont la théorie des jeux a élaboré. On peut citer quelques exemples des hautes capacités d’une telle invention : Réaliser un profil de client Le réseau peut élaborer un buying persona en fonction de l’âge des clients, de leurs revenus, du nombre d’enfants à charge, de leur patrimoine, etc. L’appareil apprend ainsi à sélectionner les clients.Les banques ont déjà appris à s'en servir pour déterminer si elles sont en mesure d'accorder des prêts. L’analyse automatisée des nombreuses informations récoltées permet entre autres d’écourter les délais d’acceptation ou encore de détecter les fraudes. La technologie devient aussi un outil marketing puisque obtenir des prévisions sur les clients est un bon moyen de proposer un service individualisé. En se basant sur la probabilité qu’un client quitte un établissement financier par exemple, la banque peut suggérer des offres commerciales plus adaptées et renforcer sa relation client.Les prévisions Sans qu’il soit encore besoin de parler de véritables prédictions, le réseau neuronal peut déjà améliorer toutes sortes de prévisions, qu’elles soient météorologiques et maritimes, économiques et financières, démographiques, sociologiques, militaires, etc. Elles sont en mesure de transformer radicalement les sciences humaines.Les analyses médicales Le réseau neuronal est capable de détecter des cancers en s’appuyant sur les imageries médicales. Il fait vraisemblablement partie d’une nouvelle révolution industrielle. Aide au diagnostic, pronostic et suivi du processus de soin… Les réseaux de neurones promettent de grandes possibilités dans ce secteur dans les années à venir. Pour la détection du cancer du sein chez les femmes par exemple, les algorithmes de prédiction donnent l’opportunité de déceler les zones tumorales les plus à risque et d’en définir le stade en se reposant sur une grande base de données.Traiter et classifier des textesLes réseaux de neurones permettent également d’étudier un corpus de textes. L’idée ici est de rassembler les mots d’un même texte qui ont un sens commun et de les analyser selon les termes qui les précèdent. Ce type d’algorithmes définit ainsi des caractéristiques communes, extrait les données les plus pertinentes et offre la possibilité de trier l’immensité d’informations à notre disposition. Notre explication est très schématisée mais c’est en quelque sorte sur ce type d’analyse de pertinence que reposent les moteurs de recherche comme Google ou Bing que nous utilisons au quotidien.Reconnaissance visuelleAutre application de ces imitations artificielles des neurones : la reconnaissance des objets ou des visages en surpassant les capacités des Hommes. En analysant des visuels récurrents et à un volume considérablement plus important, l’ordinateur apprend à différencier les éléments visuels présents et si besoin à classer ces images. Cette technologie est également utilisée pour retranscrire sur écran des notes manuscrites.

Réseau neuronal

Un milieu peut être qualifié de transparent lorsque l’énergie transportée par les ondes qui le traversent n’y est pas absorbée. L’air, par exemple, est un milieu transparent aux ondes électromagnétiques qui se situent dans le spectre du visible.
En effet, lorsque la fréquence d’une onde qui traverse un milieu est proche de la fréquence naturelle d’oscillation des molécules qui constituent ce milieu, l’onde interagit avec ce milieu. Plus ces interactions sont fortes, plus l’énergie de l’onde est absorbée. En revanche, en l’absence d’interactions, il n’y a pas d’absorption. Tout se passe presque comme si le milieu ne voyait pas passer l’onde.
Milieu transparent : une notion relative
Dans l’absolu, il est impossible de qualifier un milieu de transparent. La transparence dépend en effet des fréquences et donc des longueurs d’onde auxquelles on soumet le milieu.
Ainsi, la fréquence d’oscillation naturelle du verre se situe autour de 3,1012 Hz. Le verre est-il transparent dans le spectre du visible ? Oui. Toutefois, il perd cette transparence pour devenir opaque lorsqu’il est soumis aux fréquences de l’ultraviolet.
Transparent et translucide : quelle différence ?
Le terme « transparent » ne doit pas être confondu avec « translucide » qui désigne quant à lui un corps transmettant la lumière de manière diffuse ; à travers celui-ci, les objets apparaissent alors flous.

Transparent

Le cerveau appartient au système nerveux central.
Fonction du cerveau
Situé dans la boîte crânienne, le cerveau est le siège des fonctions supérieures (fonctions cognitives, sens, réponses nerveuses) et végétatives. C’est donc un organe essentiel qui assure la régulation de toutes les fonctions vitales. Le cerveau reçoit des informations provenant de l’ensemble du corps humain via des nerfs afférents, les intègre et les analyse puis répond en émettant de nouveaux signaux qui redescendent vers les parties du corps concernées par les nerfs efférents.
Le cerveau est ainsi responsable du rythme cardiaque et respiratoire, des fonctions qui pour nous sont inconscientes. Mais il est aussi impliqué dans la prise de décision, dans la motricité du corps, le comportement, la mémoire, la conscience…
Le cerveau a été cartographié et certaines zones semblent associées à des fonctions précises (aire de la parole…), alors que les fonctions plus complexes (la mémoire, la conscience) semblent être beaucoup plus réparties.
De quoi est composé notre cerveau ? Quel est le rôle de la matière grise, encore appelée "cortex" ? De quoi est-elle constituée ? Comment les neurones gèrent-ils et traitent-ils les informations ? Qu’est-ce que la matière blanche ? Toutes les explications en vidéo. Une animation coréalisée avec L’Esprit Sorcier. © CEA Recherche
Structure du cerveau
Le cerveau humain comporte environ 100 milliards de neurones et possède un poids moyen de 1.300 à 1.400 grammes. Il contient également des cellules gliales et des astrocytes. Il baigne dans le liquide céphalo-rachidien.
Le cerveau est composé de deux hémisphères, droit et gauche, connectés entre eux par le corps calleux composé de substance blanche (axones gainés de myéline). Divisés en lobes, les hémisphères sont les parties les plus développées chez les mammifères.
Le cerveau est divisé en plusieurs parties, en fonction de leur origine embryonnaire :
le télencéphale, la partie supérieure, composé du cortex cérébral et du striatum ;le diencéphale qui contient le thalamus et l’hypothalamus (glandes endocrines) ;le mésencéphale ;le cervelet (coordination motrice et apprentissage des mouvements routiniers) ;le pont de Varole ;le bulbe rachidien (contrôle des mouvements réflexes et végétatifs : respiration, modération du rythme cardiaque, régulation des muscles lisses artériels) qui communique avec la moelle épinière.
Le cortex cérébral constitue la couche externe du cerveau et comporte la majorité des neurones (substance grise). Les méninges sont des enveloppes protectrices (dure-mère, arachnoïde et pie-mère) entre le cortex et l’os du crâne. Le cortex cérébral est subdivisé en cinq lobes cérébraux en fonction de leur position : 
le lobe frontal (motricité, mémoire, raisonnement) ;le lobe pariétal (toucher) ;le lobe temporal (ouïe, odorât) ;le lobe occipital (vision) ;le lobe limbique.
Pour tout savoir sur le cerveau, consultez notre dossier « Voyage dans le cerveau ».

Cerveau

Un anticorps est une molécule biologique impliquée dans l’immunité.
Structure d’un anticorps
Un anticorps est un complexe protéique. Si chaque organisme doté d’un système immunitaire code pour des milliards d’anticorps différents, ils possèdent tous les mêmes caractéristiques globales. Ce sont des glycoprotéines de la famille des immunoglobulines, formées de deux chaînes lourdes identiques (H pour heavy) et de deux chaînes légères identiques (L pour light). Ils sont souvent représentés en Y, où les deux chaînes lourdes sont reliées entre elles par un pont disulfure au niveau de la tige du Y. Les deux chaînes légères sont associées aux chaînes lourdes au niveau des bras du Y, également par des ponts disulfures.
Les anticorps contiennent des domaines constants (identiques pour tous les anticorps d’un même organisme) et des domaines variables (qui permettent la reconnaissance des corps étrangers) situés au bout des bras du Y. Les domaines variables constituent les paratopes de l’anticorps.
Fonction d’un anticorps
Leur rôle est de reconnaître un antigène étranger afin de le neutraliser. Ils peuvent y parvenir grâce à la grande spécificité de leur paratope, qui ne reconnaît qu’une partie très précise de l’antigène : l’épitope. Dès qu’un anticorps reconnaît un épitope, le lymphocyte B qui code pour cet anticorps spécifique se multiplie et subit une maturation pour pouvoir synthétiser les mêmes anticorps, utiles, en grandes quantités.
Il existe cinq types différents d’anticorps : IgG, IgA, IgM, IgE, IgD (selon l’ordre de leurs quantités respectives dans l’organisme), qui possèdent des rôles différents.

Anticorps

Un neurone est une cellule du système nerveux spécialisée dans la communication et le traitement d'informations. 
Structure des neurones
Chaque neurone est composé :
d'un corps cellulaire ou péricaryon comportant le noyau ;de très nombreuses ramifications de type dendritiques (d’où proviennent les informations) ;et d’un axone (par où sont diffusées les informations) dont la longueur peut atteindre 1 mètre pour seulement 1 à 15 micromètres de diamètre. Il est entouré par des cellules de Schwann (séparées par les nœuds de Ranvier) qui confèrent une gaine de myéline protectrice tout le long de l’axone.
Axones et dendrites de neurones différents entrent en contact et transmettent l’information de cellule à cellule via des structures spécialisées : les synapses.
Fonction des neurones
Les neurones ont pour rôle de faire circuler les informations entre l'environnement et l'organisme, ou au sein de l'organisme.
Un neurone est une cellule excitable, c'est-à-dire qu’un stimulus peut entraîner la formation dans la cellule d’un signal bioélectrique ou influx nerveux, qui pourra être transmis à d’autres neurones ou à d’autres tissus pour les activer (des muscles, des glandes sécrétrices…).
Les neurones sont au nombre de 100 milliards dans le cerveau humain et sont donc capables de créer un réseau incroyablement complexe, avec parfois plus de 100.000 synapses par neurone.

Neurone

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Les d&eacute;p&ocirc;ts s&eacute;dimentaires rep&eacute;r&eacute;s par Curiosity dans la zone baptis&eacute;e Yellowknife Bay : le [popupdefinition id=2591]rover[/popupdefinition] se trouve au milieu d'un tr&egrave;s ancien lac. &copy; [popupdefinition id=2468]Nasa[/popupdefinition], JPL-Caltech, MSSS

Curiosity dans un lac asséché

La Nasa (National Aeronautics and Space Administration) est une agence gouvernementale américaine, chargée d’exécuter le programme spatial civil. Aujourd’hui encore, elle est considérée comme un leader dans le domaine de l’aérospatiale. À son palmarès figurent les missions Apollo qui ont permis l’envoi des premiers Hommes sur la Lune, l’exploration de Mars par Curiosity ou encore les découvertes du télescope spatial Hubble.
Fondée le 29 juillet 1958 par le président Eisenhower, la Nasa vient remplacer le Naca (National Advisory Committee for Aeronautics), opérationnel depuis 1915. Guerre froide oblige, sa mission est alors de concurrencer le programme spatial soviétique. © Nasa
De nos jours, la Nasa emploie environ 20.000 personnes réparties dans une vingtaine d’institutions, comme le Goddard Space Flight Center, le Jet Propulsion Laboratory, le Langley Research Center ou encore le Kennedy Space Center. Elle accomplit des missions d’exploration et de recherche dans le domaine spatial et aérospatial par divers moyens : sondes, satellites, missions robotisées, etc. L’agence possède également un volet sciences de la Terre, pour étudier en particulier les effets du changement climatique.
Le Kennedy Space Center, en Floride, est une base de lancement située à proximité de Cap Canaveral. © Nasa
Les missions marquantes en cours et les projets futurs
La Nasa exploite la Station spatiale internationale (ISS), en coopération avec d’autres agences gouvernementales, où sont réalisées des recherches en astronomie, en sciences des matériaux et en biologie. Depuis 1990, l’agence exploite le célèbre télescope spatial Hubble, à l’origine d’avancées importantes dans notre connaissance de l’univers. Le très attendu James Webb Space Telescope viendra lui prêter main-forte en 2019.
Pour explorer Mars, la Nasa a lancé le programme Mars Science Laboratory (MSL), connu pour son rover Curiosity parcourant depuis 2012 le sol de la planète rouge à la recherche de traces de vie ancienne. Curiosity devrait être rejoint par l’atterrisseur InSight (lancement en mai 2018), puis viendra le rover Mars 2020, prévu pour le début des années 2020.
Dans le reste du Système solaire, des missions d’exploration étudient les géantes gazeuses, telle la sonde spatiale Cassini qui a plongé dans l’atmosphère de Saturne mi-septembre 2017 et la sonde New Horizons, toujours en activité, la première à avoir survolé Pluton et poursuit son exploration de la ceinture de Kuiper.

Nasa

C'est une sonde qui est capable de se déplacer sur un astre. Par exemple Opportunity (2004), Spirit (2004) et Sojourner (1997) sont des rovers qui ont roulé sur Mars.

Rover

Le "Jet Propulsion Laboratory" (JPL) basé à Pasadena aux États-Unis est un des nombreux centres de recherches de la NASA. Il est dirigé par le "California Institute of Technology" (Caltech), célèbre université américaine.
Le JPL est le principal centre américain pour l'exploration robotique du système solaire. Il a dirigé plusieurs projets comme les sondes Pioneer, Viking, Voyager et plus récemment la sonde Galileo, les missions Mars Pathfinder et les deux robots de la mission Mars Exploration Rover (Spirit et Opportunity), Cassini-Huygens. 
Site internet du JPL.

Jet Propulsion Laboratory

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La [popupdefinition id=2498]com&egrave;te[/popupdefinition] Ison vue &agrave; plusieurs moments lors de son approche du [popupdefinition id=3727]Soleil[/popupdefinition] avant et apr&egrave;s le [popupdefinition id=2]p&eacute;rih&eacute;lie[/popupdefinition] du 28 novembre 2013 par le [popupdefinition id=3735]coronographe[/popupdefinition] Lasco C3 de [popupdefinition id=3725]Soho[/popupdefinition]. En grande partie d&eacute;truite et fragment&eacute;e, la com&egrave;te s'&eacute;loigne en devenant de moins en moins lumineuse. &copy; Soho, Esa, [popupdefinition id=2468]Nasa[/popupdefinition], montage photo de Martin Gembec

La comète Ison détruite par le Soleil

Le périhélie (du grec peri, autour de, et hêlios, soleil) constitue le point où une planète est à la distance minimale du Soleil. La Terre ne décrit pas un cercle parfait autour du Soleil mais suit une ellipse variant entre un minimum, nommé périhélie, et un maximum, nommé aphélie, le Soleil occupant le foyer de l’ellipse (pour les autres systèmes stellaires, sont employés les termes de périgée et apogée). Lorsqu’elle est au périhélie, la Terre est à environ 0,983 UA de distance du Soleil (soit environ 147 millions de kilomètres), et lorsqu’elle est à l’aphélie, elle en est éloignée d’environ 1,017 unité astronomique (soit environ 152 millions de kilomètres). On observe donc une différence de 5 millions de kilomètres entre ces deux extrêmes. Le périhélie correspond aussi au moment où la vitesse angulaire de la Terre est la plus rapide, en vertu de la loi des aires.Le périhélie correspond au point le plus proche de la Terre sur son orbite autour du Soleil. © Céline Deluzarche, FuturaPourquoi la date du périhélie varie-t-elle au fil du temps ?Le périhélie a lieu entre le 2 et le 5 janvier, l’aphélie se situant autour du 4 juillet. La date et l’heure de ces points varient dans le temps, en raison de plusieurs phénomènes, comme l’explique l’Observatoire de Paris sur son site. Le périhélie et l’aphélie sont en effet calculés par rapport au barycentre Terre-Lune, lui-même en rotation autour du centre de gravité du Soleil. De plus, l’orbite du barycentre Terre-Lune n’est pas képlerienne mais subit l’influence des autres planètes du Système solaire. Par conséquent, le temps séparant deux passages consécutifs de la Terre au périhélie (nommé révolution anomalistique) ne fait pas exactement 365 jours mais 365,25964 jours, soit 25 minutes de plus que l'année tropique (temps que met la Terre pour parcourir son orbite entre deux équinoxes de printemps). On observe donc un décalage progressif de la date du périhélie qui avance dans l’année. Ainsi, dans 10.000 ans, le périhélie s’inversera avec l’aphélie et coïncidera avec le solstice d’été.Dates de passages au périhélie et distance Terre-Soleil entre 2020 et 2025. © C.D, d'après Time and datePérihélie et durée des saisonsContrairement à ce que l’on pourrait croire, la distance Terre-Soleil n’a que peu d’influence sur les saisons : c’est principalement l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre qui influe sur le fait qu’il fait plus chaud dans l’hémisphère Nord en été et vice-versa en hiver. En revanche, la modification de la date du périhélie influence la longueur des saisons, puisque la Terre tourne plus vite à son passage au point de périhélie. Grâce à cela, nous bénéficions en ce moment d’étés plus longs et d’hivers plus courts.La précession du périhélie de Mercure a servi à Einstein pour élaborer sa théorie de la relativité générale en 1915, dont le décalage restait inexpliqué par la seule application des lois de Newton. Il a ainsi pu montrer que la trajectoire de Mercure était influencée par la déformation de la courbure de l’espace-temps. 

Périhélie

Etoile centrale du système solaire. 
Le Soleil est l'étoile la plus proche de la Terre, dont elle est distante d'environ 150 millions de kilomètres. Le Soleil est situé à 8,5 kparsecs du centre de la Voie lactée. Dans la classification des étoiles, le soleil est une étoile de type G2.
La masse du Soleil représente la majeure partie de la masse du système solaire. Elle est utilisée comme unité de masse pour les étoiles. L'énergie solaire, d'une importance capitale pour la Terre et notamment pour la vie, est produite par les réactions nucléaires qui se déroulent au coeur du Soleil. Agé d'environ 5 milliards d'années, le Soleil continuera à briller, avec une luminosité augmentant lentement, pendant une durée équivalente, avant d'évoluer en géante rouge et finalement de mourir.
Le mouvement apparent du Soleil par rapport à la Terre donne lieu aux saisons, dues à l'inclinaison du plan de l'écliptique par rapport à celui de l'équateur terrestre. 
La rotation de 27 jours du Soleil autour de lui-même a été découverte par Galilée en 1611. 
On distingue dans le Soleil diverses couches parmi lesquelles le noyau ou coeur, la zone radiative, la zone de convection, la photosphère (qui émet la majeure partie de la lumière solaire), la chromosphère et sa partie extérieure, la couronne. La densité décroît avec l'altitude, du noyau vers l'atmosphère. La température régnant dans le noyau est de l'ordre de 15 millions de kelvins. Elle décroît dans les zones radiatives et convectives. Dans la photosphère, qui constitue la surface visible du Soleil, elle est de l'ordre de 5800 K en moyenne. Dans les plus basses couches de la chromosphère, la température décroît avec l'altitude jusqu'à environ 4500 K, avant de croître à nouveau, surtout dans la zone de transition, où cette croissance est très forte sur une épaisseur réduite. La température de la couronne atteint des températures de l'ordre de 106 K. Cette température extrêmement élevée n'est pas encore totalement expliquée. 
L'atmosphère solaire est un milieu complexe constitué de plasma soumis à un champ magnétique intense, siège d'éruptions solaires et qui émet le vent solaire. Les taches solaires, qui apparaissent sombres à cause de leur température plus basse sont, comme la couronne, des radiosources. L'activité solaire liée à ces phénomènes varie de manière cyclique.
Récemment, l'héliosismologie a permis de mieux appréhender la structure interne du Soleil. La couche convective interne n'est connue que par les ondes étudiées dans cette discipline et par l'étude des neutrinos solaires, produits au cours des réactions nucléaires se déroulant dans le coeur. Le déficit des neutrinos solaires observés par rapport à ceux attendus est l'une des interrogations de l'astrophysique solaire. 
L'observation du spectre solaire s'effectue grâce à des spectrohéliographes. Ce spectre comprend des raies, connues depuis Fraunhofer (1814), qui signalent la présence d'hydrogène et d'hélium principalement et d'une soixantaine d'autres éléments. Il comprend également des bandes qui trahissent la présence de molécules dans l'atmosphère solaire.

Soleil

La mission SOHO a pour objectif d'étudier la structure interne du Soleil, la chaleur de son atmosphère, les origines du Vent solaire. La sonde spatiale SOHO est le fruit d'une collaboration entre la NASA et l'ESA. Elle a été lancée le 2 décembre 1995 de la base de Cap Canaveral (USA) par une fusée Atlas II. En fonctionnement depuis février 1996, sa mission est prolongée jusqu'en 2007.
Pour cela, elle a été placée en orbite autour de la Terre au point de Lagrange L2 situé entre la Terre et le Soleil à environ un million et demi de kilomètres de la Terre. 
Systèmes embarqués
Véritable observatoire dédié au soleil, SOHO est une plateforme sur laquelle sont placés douze instruments qui observent en permanence le Soleil, mesurent le rayonnement électromagnétique (du visible à l'extrême ultraviolet et aux rayons X, en spectroscopie et/ou imagerie), pour répondre aux trois principaux objectifs du programme de recherche :
* Etude de la structure interne du Soleil ;* Etude du vent solaire ;* Etude de l'atmosphère solaire.

Soho

Lunette astronomique spécialement conçue pour étudier la couronne d'une étoile. 
Le principe de la coronographie consiste à occulter l'étoile, avec un cache (disque métallique, cône) ayant le même diamètre apparent que l'image de la partie centrale lumineuse de l'astre (photosphère) fournie par l'instrument d'observation. 
Imaginé en 1930 par Lyot pour l'étude de la couronne solaire en dehors des éclipses, le coronographe est toujours utilisé pour observer l'environnement du Soleil, mais aussi celui d'autres étoiles, en particulier pour y déceler d'éventuels systèmes planétaires.

Coronographe

Une comète est un corps à peu près sphérique qui peut atteindre une dizaine de kilomètres de diamètre. Il est constitué de glaces et de poussières. Son nom vient du grec coma qui signifie « queue ». En effet, lorsqu'une « boule de neige sale » s'approche du Soleil, une partie de sa matière se sublime et l'astre développe une queue de poussières longue de plusieurs milllions de kilomètres. Cette matière réfléchie la lumière du Soleil, ce qui rend le corps visible depuis la Terre, on parle alors de comètes.Origine des comètesLes comètes se sont formées avec le Système solaire, dans ses régions froides, il y a 4.6 milliards d'années. En 1950, l'astronome Jan Oort émit l'hypothèse de l'existence d'un réservoir sphérique de comètes situé aux confins du Système solaire.Suite à des instabilités gravitationnelles causées par le mouvement des étoiles proches, certains corps « tomberaient » de temps à autre sur le Soleil en décrivant une trajectoire parabolique.Les types de comètesIl existe différents types de comètes :Les comètes non périodiques. Une comète issue du nuage de Oort ne passe qu'une seule fois près du Soleil, on dira qu'elle est non périodique ;Les comètes périodiques. D'autres comètes sont périodiques, telle la comète de Halley, et passent régulièrement près du Soleil. Lors d'un passage, elles perdent une partie de leur masse et finissent donc par « s'éteindre », faute de matière à sublimer.Espérance de vie des comètesOn constate que l'espérance de vie d'une comète périodique est très courte en comparaison avec l'age du Système solaire. Or nous avons dit que les comètes sont nées en même temps que celui-ci. Comment se fait-il que l'on voit encore des comètes périodiques ?Certaines des comètes issues du nuage de Oort peuvent passer à proximité d'une planète lors de leur périple autour du Soleil. Leur trajectoire peut alors être modifiée et aboutir à une orbite elliptique donc à une comète périodique. Ce mécanisme explique la présence des comètes périodiques à toutes les époques.

Comète

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Vue d'artiste des panaches surgissant de la surface glac&eacute;e d'Europe, un satellite galil&eacute;en de [popupdefinition id=3714]Jupiter[/popupdefinition], rep&eacute;r&eacute;s par le [popupdefinition id=2534]t&eacute;lescope spatial Hubble[/popupdefinition]. &copy; [popupdefinition id=2468]Nasa[/popupdefinition], Esa, K. Retherford (Southwest Research Institute)

Des panaches d'eau s'élèvent de la surface d'Europe

Jupiter

La première idée d’un télescope spatial en orbite date de 1923 quand Hermann Oberth, un des pionniers de l’astronautique, publia un article. L’idée est reprise en 1946 par l’astronome Lyman Spitzer puis prend forme en 1975 avant que le Congrès américain donne son feu vert en 1977 au programme du Large Space Telescope (LST). Pendant son développement, ce programme sera rebaptisé « Hubble » du nom de Edwin Hubble (1889–1953), l’un des grands pionniers de l’astronomie moderne.En 1977, l’Agence spatiale européenne (ESA) et la Nasa officialiseront leur partenariat dans le cadre d'un accord au terme duquel l’ESA fournira la caméra pour objets faiblement lumineux (FOC) et les panneaux solaires. En échange de cette contribution, l’ESA aurait dû recevoir 15 % du temps d’utilisation d’Hubble mais dans les faits, en raison de la qualité des demandes d’observation des astronomes européens, la part allouée aux scientifiques européens a été d'environ 20 %.Hubble, le plus célèbre de tous les observatoires spatiauxHubble est un télescope spatial de long de 13,2 mètres, d'un diamètre de 4,2 mètres et doté d’un miroir primaire de 2,4 mètres. À son lancement, sa masse était d’environ 11,1 tonnes. Initialement prévu en 1983 et reporté en 1985, puis 1986, il sera finalement placé en orbite autour de la Terre le 24 avril 1990 par la navette spatiale Discovery. Le report de 1986 s’explique par la perte de la navette Challenger qui explose lors de son décollage le 28 janvier 1986.Polissage du miroir primaire d'Hubble d'un diamètre de 2,4 mètres. © Perkin-Elmer CorporationHubble : dans les coulisses du télescope spatial avec Roger-Maurice BonnetAujourd’hui, Hubble évolue à plus ou moins 543 kilomètres d’altitude. Il fait le tour de la Terre en seulement 96 minutes en se déplaçant à 28.000 kilomètres par heure ! Depuis sa mise en service, un total de 12 instruments aura été installé à son foyer et six sont en service aujourd’hui. Les six autres ont été remplacés au gré de quatre missions de service.Ces missions sont un des points forts du programme et expliquent la longévité du satellite. Dès sa conception, le télescope a été pensé pour permettre à des astronautes de lui rendre des visites d’entretien et de service pour remplacer des instruments scientifiques et réparer ou changer des éléments techniques comme cela a été le cas avec les panneaux solaires et les gyroscopes par exemple. La première mission de service se déroulera seulement trois ans après son lancement pour installer le dispositif pour corriger le grave défaut d’optique dont souffrait le miroir.Bloc "Le saviez-vous ?"En matière d’avancées scientifiques, un article ne suffirait évidemment pas pour toutes les décrire. Après 30 ans d’activité, les observations d’Hubble et les données acquises ont révolutionné presque tous les domaines de l’astronomie, de la science planétaire à la cosmologie !Au 1er avril 2020, Hubble aura réalisé plus de 1,4 million d’observations et fourni des données que les astronomes du monde entier ont utilisé pour rédiger plus de 17.000 publications scientifiques à comité de lecture. Cela en fait l’un des observatoires spatiaux les plus prolifiques de l’histoire de l’astronomie. La quantité des données acquises et celles qui seront acquises d’ici 2025, date à laquelle Hubble sera désorbité (faute de carburant), est telle qu’elle va alimenter les futures recherches en astronomie pour de nombreuses années encore. 

Télescope spatial Hubble

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On apprend depuis quelques ann&eacute;es &agrave; conna&icirc;tre les [popupdefinition id=101]bact&eacute;ries[/popupdefinition] qui peuplent nos intestins, et leur importance pour notre sant&eacute; se d&eacute;voile au fil des recherches. Que cette flore soit d&eacute;s&eacute;quilibr&eacute;e et des [popupdefinition id=2800]pathologies[/popupdefinition] peuvent se manifester, comme l'[popupdefinition id=5126]ob&eacute;sit&eacute;[/popupdefinition], le [popupdefinition id=3242]diab&egrave;te[/popupdefinition] de type 2 ou la d&eacute;pression. Un lien avec l'[popupdefinition id=10435]autisme[/popupdefinition] est m&ecirc;me suspect&eacute;. Le r&eacute;gime alimentaire, affirment des chercheurs, peut la modifier rapidement. Voil&agrave; de nouvelles pistes th&eacute;rapeutiques. Ici vue au [popupdefinition id=7783]microscope &eacute;lectronique &agrave; balayage[/popupdefinition], [popupdefinition id=5138]Escherichia coli[/popupdefinition], une bact&eacute;rie intestinale pr&eacute;sente chez les [popupdefinition id=2142]mammif&egrave;res[/popupdefinition]. &copy; [popupdefinition id=6183]Microbe[/popupdefinition] World, Flickr, cc by nc sa 2.0

La flore intestinale, notre nouveau monde

Le microscope électronique à balayage est un microscope électronique qui permet de visualiser des objets en relief.
Technique du microscope électronique à balayage
Le microscope électronique à balayag...

Microscope électronique à balayage

Les mammifères forment une classe d’animaux homéothermes, regroupant une trentaine d’ordres, 150 familles, 1.200 genres et plus de 5.000 espèces. Ce taxon monophylétique se caractérise notamment par l...

Mammifère

Escherichia coli (ou E. coli ou colibacille) est un organisme modèle étudié dans les laboratoires de biologie.
Classification d’Escherichia coli
Escherichia coli est une bactérie, organisme procaryote...

Colibacille

L’autisme, ou trouble du spectre autistique, est une maladie qui se caractérise par un développement anormal de l’enfant, principalement au niveau social, relationnel, et communicationnel. La maladie ...

Autisme

La pathologie est une branche de la médecine et de la biologie qui travaille sur la cause, l’origine et la nature des maladies. Elle concerne l’examen des tissus, des organes, des fluides corporels et...

Pathologie

Le diabète, qu'on réduit souvent au diabète sucré, est dans ce cas une pathologie qui apparaît à la suite d’un déficit de production d’insuline, ou de sa mauvaise utilisation par l’organisme. En décou...

Diabète

L'obésité est un terme générique désignant un excès de masse adipeuse dans l'organisme ; une mesure généralement acceptée de l'obésité consiste à considérer obèse l'individu dont l'indice de masse cor...

Obésité

Les micro-organismes sont étymologiquement des "petits organismes", donc des êtres vivants si petits qu'ils ne sont observables qu'au microscope.
Ce terme englobe une variété d'espèces très différente...

Micro-organisme

La bactérie est un micro-organisme ubiquiste, unicellulaire et sans noyau (procaryote) dont le génome est constitué d'ADN. Celui-ci consiste en un seul chromosome, et on note éventuellement la présenc...

Bactérie

5898_la-flore-intestinale--notre-nouveau-monde

Le [popupdefinition id=6209]c&oelig;ur artificiel[/popupdefinition] de Carmat, implant&eacute; pour la premi&egrave;re fois chez un &ecirc;tre humain le 18 d&eacute;cembre 2013 &agrave; l'h&ocirc;pital europ&eacute;en Georges-Pompidou de Paris. Il reproduit la forme de l'organe naturel et les membranes en contact avec le sang, microporeuses, portent des [popupdefinition id=237]prot&eacute;ines[/popupdefinition] qui rendent l'organe h&eacute;mocompatible. Est ainsi &eacute;vit&eacute; le risque d'[popupdefinition id=17265]accident[/popupdefinition] thrombotique, principale limite des prototypes de c&oelig;ur artificiel d&eacute;velopp&eacute;s jusqu'&agrave; pr&eacute;sent. &copy; Carmat

Le cœur artificiel autonome de Carmat

Le cœur artificiel est une prothèse, conçue à partir de matériaux synthétiques ou bio-synthétiques. Il a pour but de remplacer un cœur malade, en cas de pénurie d'organe vivant, ou si la transplantation est contre-indiquée.
Les risques majeurs pour le patient sont la coagulation possible du sang sur les parois de la prothèse, ou un rejet des matériaux par le système immunitaire.
Plusieurs prototypes ont déjà vu le jour, du plus encombrant (Jarvik 7, constitué d'un compresseur extracorporel de plus de 40 kg) au plus léger (Carmat, 900 g).

Cœur artificiel

Du latin accidens, « ce qui survient ». En général, évènement inopiné cause de dommages, matériels ou corporels, d’une certaine gravité, qui fait peur. On distingue trois phases dans la survenue d’un accident :Avant l’accident : accumulation des risques (probabilité des causes), dont le dernier est dit « déclenchant », sans correspondre à une cause unique.Pendant l’accident : action nocive pouvant provoquer des dommages corporels.Après l’accident : phase de secours et de soins des dommages corporels.À ces trois phases correspondent trois préventions :Primaire, pour éviter l’accident en supprimant un ou des facteurs de risque, ce qui réduit l’accumulation des risques et retarde ou évite l’accident.Secondaire, pour éviter les dommages lorsque l’accident se produit.Tertiaire, destinée à éviter les complications, avant et pendant les soins (s’il n’y a pas eu de dommages corporels, cela se résume aux précautions pour éviter le sur-accident).Voiture autonome : qui sera responsable en cas d’accident ?Accident ou incident ?Quand les dommages sont minimes ou inexistants, l’évènement n’est pas un accident mais un incident. Si l’on a frôlé de près l’accident, c’est un incident critique.Les accidents peuvent être prévisibles ou imprévisibles, évitables (par la prévention primaire) ou inévitables (acceptation d’un risque normal).Si l’on connaît la probabilité des risques avant l’accident, par une démarche bayésienne, on peut estimer la probabilité des causes qui y ont concouru, notamment celles de nature humaine (perte de vigilance due à une incapacité subite ou subtile, etc.).Mortalité : la maison quatre fois plus dangereuse que la voitureAccident en médecineEn médecine, épisode morbide inattendu, survenant ou non au cours d’une maladie. Par exemple : accident vasculaire cérébral. L’évolution se fait toujours selon les 3 phases décrites, appelées classiquement incubation, crise et résolution (par convalescence ou par décès). S’il reste des dommages permanents, on parle de séquelles qui peuvent entraîner une incapacité physique et un handicap social.En génétique, aberration chromosomique due à une anomalie méiotique ou mitotique.

Accident

Les protéines sont des molécules biologiques dont les activités peuvent être très variées.Rôles des protéinesLes protéines peuvent assurer des fonctions très diverses au sein de la cellule ou de l’organisme. Elles peuvent avoir :un rôle structural (comme l’actine ou la tubuline qui participent à l’architecture de la cellule, la kératine qui constitue les cheveux) ;un rôle enzymatique (comme l’ADN polymérase qui recopie l’ADN) ;un rôle hormonal (comme l’insuline qui régule la glycémie) ;un rôle moteur (comme la myosine qui transporte des molécules dans la cellule)…Fabrication des protéinesLes protéines sont codées par les gènes et synthétisées par le ribosome au cours du processus de traduction de l’ARN. Elles sont ainsi créées par l’incorporation successive d’acides aminés, maintenus entre eux grâce à la formation de liaisons peptidiques, selon l’ordre indiqué par la succession des codons sur l’ARN.Structure des protéinesSuivant l’ordre des acides aminés et leurs interactions entre eux, les protéines prennent des conformations particulières, qui sont essentielles pour leur fonctionnalité. Il existe des structures rencontrées très fréquemment :les hélices alpha, où les acides aminés forment une hélice grâce à des liaisons hydrogènes entre eux ;les feuillets beta, où les liaisons hydrogènes entre les acides aminés favorisent la formation de couches superposées.Des modifications chimiques post-traductionnelles peuvent aussi participer à leur fonction (des acétylations, des phosphorylations, des ponts disulfures...).Quels sont les aliments les plus riches en protéines ?Il est important de savoir quels sont les aliments possédant le plus de protéines car elles sont essentielles pour notre organisme. Leur rôle est également primordial dans la métabolisation et la circulation des éléments dans notre sang (fer, calcium, magnésium). Voici une liste non exhaustive d'aliments très riches en protéines :viande séchée (51 g pour 100 g) ;œufs (13 g pour 100 g) ;saumon fumé (23 g pour 100 g) ;fromage blanc allégé (10,6 g pour 100 g) ;farine de soja (45 g pour 100 g).

Protéine

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Des traitements par [popupdefinition id=2725]immunoth&eacute;rapie[/popupdefinition] ont montr&eacute;, au cours de tests cliniques, leur efficacit&eacute; contre divers types de [popupdefinition id=108]cancers[/popupdefinition]. On voit ici, en vue d'artiste, une surface fonctionnalis&eacute;e munie d'anticorps [popupdefinition id=9248]anticanc&eacute;reux[/popupdefinition] (en forme de Y). L'immunoth&eacute;rapie, test&eacute;e depuis 1893, repr&eacute;sente certainement l'une des pistes d'avenir pour le traitement des cancers. &copy; PNNL, Flickr, cc by nc sa 2.0

L'immunothérapie contre le cancer

L’immunothérapie est une méthode de lutte contre le cancer qui ne cible pas spécifiquement la tumeur mais stimule le système immunitaire du patient pour renforcer ses défenses contre les cellules cancéreuses. 
Longtemps, l’interleukine 2 et l’interféron ont été les deux substances les plus utilisées en immunothérapie. L’une et l’autre sont naturellement sécrétées par l’organisme. Lorsqu’elles sont utilisées à des fins thérapeutiques, elles sont produites par génie génétique. L’objectif est de « booster » les lymphocytes - les globules blancs - dont le rôle est primordial pour la défense contre les agresseurs du système immunitaire - et de les aider à lutter contre le cancer. Fièvre, courbatures, fatigue, troubles cutanés, sécheresse des muqueuses voire troubles digestifs sont les effets secondaires les plus souvent rapportés avec l’interleukine 2 et l’interféron.
Des anticorps monoclonaux et des cellules modifiées
Des anticorps monoclonaux sont aussi utilisés en immunothérapie. Ces anticorps peuvent être dirigés contre des protéines qui sont des « points de contrôle », c’est-à-dire des molécules qui ralentissent la réponse immunitaire. Comme les « points de contrôle » freinent la réponse immunitaire, en inhibant ces freins moléculaires, l’immunothérapie active les défenses de l’organisme contre les cellules malignes.
Parmi ces points de contrôle, se trouvent par exemple :
la protéine CTLA-4, qui freine les lymphocytes T. Il existe un traitement d’immunothérapie qui bloque CTLA-4, l’ipilimumab, un anticorps anti-CTLA-4, PD-1, un récepteur présent sur des cellules immunitaires, et qui ralentit la réponse immunitaire. L’anticorps nivolumab, dirigé contre PD-1, bloque cette protéine et active la réponse immunitaire. 
En 2018, le prix Nobel de physiologie et de médecine a récompensé deux chercheurs, pour leurs travaux ayant permis de développer l’immunothérapie contre le cancer : l’Américain James Allison et le Japonais Tasuku Honjo. Récemment, un nouveau type d’immunothérapie a vu le jour : l’injection de cellules immunitaires modifiées (CAR-T).

Immunothérapie

Des dizaines de molécules, utilisées seules ou en association… Grâce à d’importantes percées dans la recherche biologique et génétique, les médicaments anticancéreux se sont multipliés ces dernières années. Dans leur ensemble, ils visent tous à empêcher la prolifération cellulaire qui caractérise les cancers, ou à détruire les cellules tumorales. Ils permettent également d’aider l’organisme à les combattre. 
Le terme « chimiothérapie » est très souvent employé dans le langage courant pour évoquer ces médicaments anticancéreux. Sur le plan étymologique pourtant, le mot « chimiothérapie » désigne tout traitement reposant sur une « substance chimique ». Au début du XXe siècle, il était principalement utilisé dans le cadre des maladies infectieuses. De nos jours, « chimiothérapie » fait presque exclusivement référence à la cancérologie, et désigne un médicament qui s’attaque à l’ADN des cellules tumorales.
Les différentes molécules anticancéreuses
 Il existe plusieurs dizaines de molécules anticancéreuses administrées sous forme orale ou par voie intraveineuse. Elles peuvent être regroupées de la façon suivante : 
les médicaments cytotoxiques « traditionnels »;les thérapies ciblées qui depuis quelques années, sont présentées comme la révolution en matière de traitements anticancéreux. Portée par une meilleure compréhension du fonctionnement de la cellule et des récepteurs en jeu, la recherche est actuellement en totale effervescence. Pour l’heure, les principales molécules utilisées dans le cadre de ces thérapies ciblées appartiennent aux familles des inhibiteurs de l’angiogénèse (anti-VEGF) et des inhibiteurs des voies de transduction du signal (anti-HER, anti-VEGF) ;les traitements par immunothérapie ;les traitements hormonaux.
 Source : 47e congrès de l’American Society of Clinical Oncology (Asco), Chicago, 3-7 juin 2011.

Anticancéreux

Un cancer est une pathologie caractérisée par la présence d'une (ou de plusieurs) tumeur maligne formée à partir de la transformation par mutations ou instabilité génétique (anomalies cytogénétiques), d'une cellule initialement normale.
Formation du cancer 
La transformation cellulaire tumorale se traduit notamment par une perte de contrôle du cycle cellulaire, une insensibilité à l'apoptose, des anomalies de la réparation de l'ADN. Les cancers sont alors classés selon le type de la cellule dans laquelle s'est produite la première transformation (lymphomes, carcinomes, sarcomes) ; cette première cellule maligne s'étant ensuite divisée, formant la tumeur primaire constituée de cellules clonales.
Évolution du cancer
Certaines tumeurs primaires peuvent progresser vers un envahissement plus global de l'organisme par échappement de cellules tumorales issues de cette tumeur primaire : on parle alors de métastase.
Pour en savoir plus sur les différents cancers, consultez les questions-réponses ciblées de Futura-Sciences, sur :
le cancer du poumon ;le cancer du foie ;le cancer du sein ;le cancer de la peau ;le cancer de la thyroïde ;le cancer de la vessie ;le cancer de la prostate ;le cancer colorectal ;le cancer de l'estomac ;le cancer de l'œsophage ;le cancer du rein ;le cancer de la peau.

Cancer

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L'imprimante 3D, con&ccedil;ue par une &eacute;quipe de l'universit&eacute; technologique du Michigan, fabrique des pi&egrave;ces en [popupdefinition id=3877]m&eacute;tal[/popupdefinition] et utilise un poste &agrave; souder MIG. Ce prototype montre que dans les ann&eacute;es &agrave; venir, l'[popupdefinition id=15137]impression 3D[/popupdefinition] ne se contentera pas de r&eacute;aliser des objets en [popupdefinition id=803]polym&egrave;re[/popupdefinition]. &copy; Michigan Tech Open Sustainability Technology research group

L'imprimante 3D passe au métal

Corps conducteur de l'électricité, et de la chaleur, en général malléable et ductile et réfléchissant la lumière (éclat métallique).
Au contact d'un acide, un métal donne un sel ; au contact de l'oxygène, il donne un oxyde (avec difficulté pour les " métaux nobles " comme l'or, le platine...).
On distingue les métaux alcalins et alcalino-terreux, les métaux de transition (éléments dont la couche d est partiellement remplie), les lanthanides ou terres rares (dont la couche 4f est partiellement remplie), les actinides (idem pour la couche 5f).
Phys. L'état métallique est défini par ses propriétés électroniques dues à la liaison métallique, qui, contrairement à la liaison covalente (électrons localisés entre les ions) ou la liaison ionique (électrons localisés à la périphérie des ions), est assurée par des électrons délocalisés (Voir théorie des bandes). 
Cet état existe pour les trois quarts des éléments chimiques, du moins pour certaines formes allotropiques : le silicium est métallique à l'état liquide et covalent à l'état solide par exemple. La conductivité électrique des métaux diminue quand la température augmente. A très basse température, certains métaux sont supraconducteurs, c'est-à-dire qu'ils conduisent l'électricité sans aucune dissipation. A une conductivité électrique élevée est associée une bonne conductivité de la chaleur. 
Les propriétés magnétiques des métaux sont diverses : paramagnétisme, ferromagnétisme (fer, nickel), antiferromagnétisme (cobalt)...
Phys.sol. La séparation entre métal, semi-conducteur et isolant est liée à la valeur de l'énergie de Fermi par rapport aux bandes d'énergie autorisées aux électrons : haut de la bande de valence, bas de la bande de conduction. Le niveau de Fermi d'un métal est dans la bande de conduction.

Métal

L’impression 3D est une technique de fabrication dite additive qui procède par ajout de matière, contrairement aux techniques procédant par retrait de matière comme l’usinage. L’impression 3D permet de réaliser des objets usuels, des pièces détachées ou encore des prototypes destinés aux essais. Le point de départ est un fichier informatique représentant l’objet en trois dimensions, décomposé en tranches. Ces informations sont envoyées à une imprimante 3D qui va réaliser la fabrication par ajout de couches successives.Les techniques d’impression 3DIl existe différentes techniques d'impression 3D, selon la matière première utilisée :Fused deposition modeling(FDM) : dépôt par extrusion d’un fil de plastique ABS ou PLA fondu ;Stereolithography Apparatus (SLA) : des élastomères ou plastiques thermodurcissables liquides sont polymérisés couche par couche par un laser ;Continuous Liquid Interface Production (CLIP) : une résine liquide est polymérisée par un laser ultraviolet dans un environnement où la teneur en oxygène est contrôlée ;Frittage sélectif par laser ou Selective Laser Sintering (SLS) : des thermoplastiques, métaux ou céramiques sous forme de poudre sont frittés couche après couche par un laser ;Fusion sélective par laser ou Selective Laser Melting (SLM) : des métaux, plastiques et céramiques sous forme de poudre sont fondus couche après couche par un laser.Impression 3D de maisons, d’organes, de nourriture…L’impression 3D est en évolution constante. Elle se perfectionne tant en termes de matériaux utilisés (plastiques, métaux, résines, encres, cires et même du verre) que de finesse, de restitution des couleurs, de vitesse et de taille des objets réalisés. Dans le bâtiment, par exemple, des maisons ont été construites en seulement 24 heures grâce à des imprimantes 3D géantes selon le procédé dit de contour crafting. Dans le domaine de la médecine, l’impression 3D est amenée à jouer un rôle croissant pour la fabrication d’implants, de prothèses ou même d’organes. On parle alors de bioprinting. En 2013, des chercheurs ont réussi à fabriquer une oreille humaine artificielle par impression 3D composée de collagène et de cellules vivantes.Dans le domaine alimentaire, il existe des imprimantes 3D capables de reproduire certains plats à partir d’ingrédients liquides ou semi-liquides. L’un des arguments en faveur de cette technologie culinaire concerne la maîtrise totale sur l’origine et la composition des ingrédients d’une recette.L'Impression 3D c'est quoi ? L’impression 3D est également appelée fabrication additive. Elle est la suite logique de la conception assistée par ordinateur ou CAO. Fabriquer un objet expérimental La conception assistée par ordinateur dessine l’objet que fabrique l’impression 3D. Il peut s’agir d’un prototype ou d’une pièce détachée. Le produit une fois conçu peut être soumis à toutes sortes de tests et d’expérimentations avant le passage à la production de masse. Les bénéfices de l’impression 3D sont multiples :elle réduit considérablement le temps et le coût du processus de production,elle contribue aux économies d’échelle,elle permet d’affiner les objets au plus près des besoins et du désir des consommateurs.Des techniques de plus en plus précises On peut citer des techniques variées d’impression 3D :la stéréolithographie pour les polymères thermodurcissables que l’on appelle également résines. Elle fait appel à un laser, le dépôt de fil fondu qui construit des pièces couche par couche. Elle produit des filaments d’ABS ou de PLA,le frittage sélectif par laser à destination des céramiques, des métaux et des thermoplastiques ;la fusion sélective par laser pour les plastiques, les céramiques, les métaux, etc.L'Impression 3D comment ça marche? Les préparatifsIl est évidemment nécessaire d’avoir préalablement réalisé un modèle par CAO à l’aide d’un logiciel adapté. Il est recommandé de visualiser l’objet son un écran puis de vérifier le niveau du plateau d’impression, les branchements, la stabilité de l’imprimante voire la connexion de cette dernière à l’ordinateur.Introduisez le filament dans l’extrudeuse La seconde étape consiste à introduire le filament du matériel dont on a besoin dans l’extrudeuse que l’on appelle aussi la tête d’impression. Il apparaît normalement dans le tube Bowden.Il est possible d’utiliser deux couleurs ou deux matériaux différents, à condition d’utiliser deux fichiers 3D pour que le logiciel l’attribue à chaque tête d’impression. Cette tâche est nettement plus complexe et nécessite généralement une certaine expérience. Passez à l’impression proprement dite La durée de l’impression est variable. Elle dépend des paramètres et de la taille du modèle utilisé. Le filament commence à fondre et la tête d’impression le dépose automatiquement sur le plateau. L’objet dessiné grâce à la conception assistée par ordinateur devient réalité.L'Impression 3D à quoi ça sert ? La diminution progressive du coût de l’impression 3D et le progrès technique ont diffusé les applications de l’impression 3D. La bio-impressionL’application de l’impression 3D dans le domaine médical est particulièrement prometteuse. Elle permet de fabriquer toutes sortes de tissus biologiques de manière artificielle. Elle conçoit également des prothèses, pour les membres du corps comme pour les dents.L’industrie et l’ingénierie L’Armée américaine et les fabricants d’armes à feu aux États-Unis ont déjà commencé à utiliser l’impression 3D. Dans le secteur automobile, elle est devenue indispensable pour survivre face à l’âpre concurrence à laquelle se livrent les grandes marques. L’industrie aéronautique et aérospatiale s’en sert pour fabriquer des pièces voire une alimentation susceptible d’être envoyée dans l’espace.L’architecture et le BTP L’impression 3D réduit considérablement la consommation de béton et accélère le processus de fabrication.

Impression 3D

Le terme polymère désigne une molécule de masse moléculaire élevée généralement organique ou semi-organique. Une macromolécule constituée d’un enchaînement d’un grand nombre d’unités de répétition, d’un ou de plusieurs monomères, unis les uns aux autres par des liaisons covalentes.Ainsi l’amidon ou les protéines sont-ils des polymères, au même titre que la soie ou le bois sont constitués de polymères. Les matériaux thermoplastiques, thermodurcissables et élastomères comptent également parmi les polymères. Et les matrices polymères sont beaucoup utilisées dans les matériaux composites.Les fibres organiques (aramide) sont constituées de polymères linéaires, les fibres de carbone. Certaines fibres de carbure de silicium sont fabriquées à partir de précurseurs organiques.Le coton est composé de quelque 90 % de cellulose, un polymère naturel. © Engin_Akyurt, Pixabay, CC0 Creative CommonsLes propriétés des polymèresÀ température ambiante, les polymères peuvent être liquides ou solides. De manière générale, les polymères sont légers. Ils sont aussi souples et ne sont stables qu’à des températures modérées. Sauf exception, ce sont des isolants électriques et thermiques.De manière plus précise, les propriétés des polymères dépendent :
du type d'assemblage (liaisons et formes) et de la nature chimique des monomères qui les constituent ;
du degré de polymérisation ;
de la formulation, c’est-à-dire de la nature et du taux des ingrédients que l’on introduit.
On distingue par ailleurs :
les homopolymères (linéaires, branchés ou étoilés), comme le polystyrène, qui sont des polymères constitués par l'association de molécules provenant d'un seul motif monomère ;
les copolymères lorsque la polymérisation s'effectue sur deux ou plusieurs monomères différents ;
les polymères réticulés pour lesquels les macromolécules s'enchaînent dans les trois directions de l'espace (macromolécules réticulées).

Polymère

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Un [popupdefinition id=8433]robot[/popupdefinition] K5, de Knightscope, surveille des &eacute;l&egrave;ves entrant dans leur bus scolaire. Gr&acirc;ce &agrave; son syst&egrave;me de reconnaissance faciale, il pourrait v&eacute;rifier la pr&eacute;sence de chaque enfant &agrave; l'arriv&eacute;e et au d&eacute;part, et d&eacute;clencher une alerte en cas de probl&egrave;me. K5, un robot-vigile, qui entend et d&eacute;tecte les odeurs, sera bient&ocirc;t commercialis&eacute;. &copy; Knightscope

K5, le robot qui surveillera les humains

Le robot est une machine alliant électronique, informatique et mécanique. Elle conçoit mécaniquement des tâches. Il a donné naissance à la robotique. Le mot apparaît pour la première fois dans une pièce écrite en 1920 par le dramaturge tchécoslovaque Karel Čapek qui a probablement pensé au fameux golem dont le robot est la figuration réelle et moderne. Il existe deux types de robots.1. Le robot assistant sans forme humaineCe type de robot est une machine qui exécute des tâches pénibles ou dangereuses qui avaient été attribuées aux domestiques, aux O.S. (ouvriers spécialisés) ou aux manœuvres comme la peinture ou le soudage des automobiles, aspirateurs, tondeuses à gazon, etc. Sous l’influence de l’intelligence artificielle et de l’informatique, les robots remplissent des tâches nettement plus complexes et délicates comme la conception assistée par ordinateur. 2. Le robot androïde ou animal Le robot à forme humaine ou animalière a peuplé l’imaginaire des années 1970 et 1980. Il existe aujourd’hui et on peut en fournir quelques exemples :
le robot roulage assure la circulation routière à Kinshasa ;
Topio, le robot vietnamien, qui joue au ping-pong ;
Enon, doué d’une capacité de reconnaissance vocable.
Il existe aussi des robots-chiens et des robots-licornes.Aibo, le robot-chien de Sony, un robot autonome et de compagnie qui a vu le jour en 1999. © SonyÀ quoi sert un robot ? La robotique a démultiplié les usages du robot et il n’est plus possible d’en faire une liste exhaustive comme on aurait jadis pu le faire. On peut toujours distinguer néanmoins le robot domestique et ludique de ses applications macro-économiques.Le robot aux usages macro-économiquesOn peut user du terme de macro-économie pour qualifier le robot dont les usages ne sont pas strictement domestiques ou ludiques :
le robot destiné à l’agriculture et à l’élevage. Il existe notamment des robots de traite ;
le robot industriel ;
le robot spatial. En 2021, la Nasa a envoyé une astromobile sur Mars ;
le robot médical à l’exemple du Da Vinci qui peut diagnostiquer et opérer les patients ;
le robot militaire qui pourrait tendre vers l’objectif séculaire du zéro mort pour l’armée qui l’emploie.
Le robot ludique et domestique Le robot aspirateur ou le robot tondeuse à gazon sont capables de fonctionner sans intervention d’un être humain.Les robots ludiques, voire sociaux sont en plein essor : ils peuvent notamment jouer avec les enfants autistes. Le robot espagnol Aiko est notamment destiné aux enfants et aux personnes âgées.Portée par les progrès en électronique et en informatique, la robotique a fait ces dernières années des pas de géant. Jean-Claude Heudin, directeur du laboratoire de recherche de l’Institut international du multimédia, nous explique au cours de cette interview quels sont les enjeux qui se cachent derrière la création de robots humanoïdes. © Futura-Sciences Comment fonctionne un robot ?
Comme un ordinateur, le robot est piloté par une unité centrale, que l’on appelle un système embarqué. Elle contient le logiciel qui commande à l’ensemble de la machine, pensée comme un être humain. 
Le système embarqué du robot 
Le système embarqué contient à la fois le logiciel et le matériel informatique. Il s’agit d’une unité centrale qui comprend selon le degré de complexité de l’appareil : 

une séquence d’automatisme ;
un logiciel informatique ;
une intelligence artificielle ;

Le système embarqué a naturellement besoin d’une source d’énergie :

le générateur électrique ;
la batterie d’accumulateurs électriques ;
le moteur à essence.

Le reste du robot 
Un robot se compose de plusieurs organes qui exécutent les décisions du système embarqué :

les capteurs, qu’il s’agisse des caméras ou des sondeurs ;
les microprocesseurs et les microcontrôleurs ;
les actionneurs comme les moteurs électriques.

Robot

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Combien de c&oelig;urs auront les [popupdefinition id=594]processeurs[/popupdefinition] des ann&eacute;es &agrave; venir ? Plus de 100, c'est possible, affirme Mieszko Lis, un doctorant du MIT, qui a pr&eacute;sent&eacute; son prototype Execution Migration Machine (EM2) &agrave; la conf&eacute;rence Hot Chips &agrave; l'universit&eacute; Stanford, en Californie (&Eacute;tats-Unis), en ao&ucirc;t 2013. Ses 110 c&oelig;urs et son syst&egrave;me complexe de pr&eacute;diction logent sur un circuit de 1 cm2. &copy; MIT

EM2, un processeur à 110 cœurs

Le processeur aussi appelé CPU (Central Processing Unit) est un peu le cerveau de tout matériel informatique ou intelligent. C’est un circuit électronique intégré dans l’appareil, parfois il s’agit de microprocesseur ; dans ce cas, le processeur n’est pas un circuit distinct du reste, mais complètement fondu dans l’ensemble du circuit électronique de l’appareil. Il existe différents types de processeur dont AMD ou Intel. Régulièrement, les processeurs connaissent une augmentation de leurs performances et de leurs capacités de traitement. Le plus récent en date est le processeur intel Core i9 ou encore le processeur intel core série X.Chez AMD, le plus récent est le processeur 5950 X. Le processeur sera chargé d’exécuter les différentes tâches qui lui sont confiées dans les meilleurs délais. Plus le processeur est performant, plus il pourra traiter de tâches simultanément et rapidement. C’est pourquoi les nouvelles générations de processeurs sont vraiment très recherchées pour certaines applications que nous allons voir. Processeur en place (non-verrouillé). © LoKan Sardari, Flickr, CC by-nc-sa 2.0À quoi sert un processeur ?Un processeur dans un ordinateur, par exemple, devra traiter les informations qui lui sont envoyées et les prendre en charge. Le processeur analyse les données et peut effectuer des opérations arithmétiques ou logiques. Il est indispensable pour faire tourner la machine bien qu’il n’en soit pas le cœur ; sans lui, impossible d’exécuter un programme sur un ordinateur. Vous pouvez avoir besoin d’un processeur puissant si vous jouez à des jeux vidéo qui nécessitent d’effectuer de nombreuses tâches en même temps en interne ou encore si vous effectuez des montages photos ou vidéos.Cependant, si vous souhaitez seulement consulter vos mails ou naviguer sur internet un processeur ancienne génération sera largement suffisant. Le processeur est un peu le chef d’orchestre interne de vos appareils numériques. Il permet non seulement d’exécuter des programmes, mais aussi d’afficher des informations à l’écran. Il coordonne l’échange de données entre les différents éléments qui composent l’appareil comme la carte graphique ou le disque dur. Il est capable d'interpréter, d’exécuter et de coordonner des données.Comment fonctionne un processeur ?Concrètement, le processus fonctionne grâce à un cristal de quartz excité qui émet des impulsions. À chaque impulsion ou cycle, le processeur effectue une action qui correspond à une instruction ou une partie d’instruction simple. Le nombre de cycles par seconde détermine la fréquence du processeur. Une fréquence de 2 gigahertz (GHz) correspond ainsi à 200 milliards de cycles par seconde. Chaque processeur possède également une architecture propre, le « langage » qui permet de relier le processeur à la mémoire principale via un bus de communication. On distingue ainsi les architectures CISC, RISC, VLIW, vectorielle, ou dataflow.IBM brise les barrières du quantique avec un processeur de 127 qubitsLe processeur fonctionne de la manière suivante. Lorsqu’il reçoit une information, celle-ci est codée de manière binaire et comporte deux volets, un code opération correspondant à la commande à effectuer et un code opérande permettant d’avoir accès aux paramètres de cette action. Il existe plusieurs catégories d’instructions selon le type de tâches : opération arithmétiques, accès à la mémoire, contrôle ou opération logique. Pendant le temps d'exécution de l’instruction, le processeur stocke les données dans des registres. Il en existe plusieurs sortes et ils peuvent aller jusqu’à plusieurs centaines sur les processeurs les plus récents.Quelle évolution pour les microprocesseurs ? Le premier microprocesseur commercialisé par Intel en 1971 comportait 2.300 transistors et une fréquence d’horloge de 108 kHz. Le processeur M1 d’Apple, sorti en 2020, possède 18 milliards de transistors et une fréquence d’horloge de 3,10 GHz. © Singkham, Adobe StockEnfin, certains processeurs ont une mémoire cache qui se décompose en 3 niveaux, permettant d’accélérer le temps de traitement d’une commande. L’ensemble étant orchestré par une horloge interne à quartz et des signaux de commandes qui envoie au processeur l’information de traiter l’instruction. Les processeurs possèdent des cœurs ; un cœur permet de traiter une seule tâche à la fois ; plus il y a de cœurs, plus ils peuvent traiter de tâches simultanément. Les fabricants essayent de multiplier le nombre de tâches que peut effectuer le processeur en parallèle, mais aussi de diminuer le temps d’accès aux instructions. Des technologies comme l'hyper-threading permettent de donner un cœur logique supplémentaire à un cœur physique pour accélérer la vitesse d’exécution. Le processeur possède aussi une fréquence, plus elle est élevée, plus il traitera rapidement les instructions qui lui sont confiées. L’hyper-threading divise le travail en plusieurs tâches (treads) qui peuvent être traitées par un même cœur en parallèle pour gagner du temps. Un processeur à 16 cœurs en hyper-treading pourra ainsi traiter 32 threads.Le processeur se compose de cinq parties principales :l’unité de commande qui va chercher les instructions, les décode et les coordonne ;l’unité arithmétique et logique qui exécute les instructions ;les registres, des mémoires internes qui servent à stocker les variables et les résultats intermédiaires ou les informations de contrôle ;la mémoire cache, au-dessus du registre, qui permet d’accélérer l’accès aux informations stockées dans la mémoire vive (RAM). La mémoire cache peut se situer directement sur la puce ou à l’extérieur du circuit intégré ;les bus informatiques.Schéma de fonctionnement d’un microprocesseur. © Céline Deluzarche, Futura

Processeur

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Pour exploiter la [popupdefinition id=2463]fusion nucl&eacute;aire[/popupdefinition], qui fournit l'[popupdefinition id=15884]&eacute;nergie[/popupdefinition] aux [popupdefinition id=3730]&eacute;toiles[/popupdefinition], on doit tester le comportement d'un divertor en [popupdefinition id=5071]tungst&egrave;ne[/popupdefinition] refroidi et son effet sur le [popupdefinition id=2871]plasma[/popupdefinition] d'un r&eacute;acteur &agrave; fusion thermonucl&eacute;aire. C'est le projet West, qui consiste &agrave; modifier le tokamak Tore Supra de Cadarache. Cette vue d'artiste montre &agrave; quoi ressemblera l'int&eacute;rieur du r&eacute;acteur dans quelques ann&eacute;es. On voit sur la droite les sorties des antennes utilis&eacute;es pour chauffer le plasma en injectant des [popupdefinition id=15066]ondes &eacute;lectromagn&eacute;tiques[/popupdefinition]. &copy; CEA

Iter, le réacteur à fusion nucléaire, prend forme

Le tungstène, ou encore la « pierre lourde », comme son nom d’origine suédoise le suggère, est le métal de nombreux extrêmes, aussi bien mécaniques que chimiques.
Généralités
Symbole : WNuméro atomique : 74Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 32, 12, 2Masse atomique : 183,84 uIsotopes les plus stables : 184W avec une demi-vie supérieure à 1,8 x 1020 années (30,64 %), 186W avec une demi-vie supérieure à 4,1 x 1018 années (28,43 %), 182W avec une demi-vie supérieure à 1,7 x 1020 années (26,50 %), 183W avec une demi-vie supérieure à 8 x 1019 années (14,31 %)Série : métaux de transitionGroupe, période, bloc : 6, 6, dDensité : 19,3 Point de fusion : 3.422 °C Point d’ébullition : 5.555 °C
Historique du tungstène
L’existence du tungstène est soupçonnée pour la première fois par Woulfe en 1778 par l’examen de la wolframite. Scheele y met en évidence un nouvel acide en 1781. Juan José et Fausto de Elhúyar, deux frères, réduiront ledit acide pour isoler le nouvel élément chimique deux ans plus tard. La découverte du tungstène leur est attribuée.
Propriétés du tungstène
Le tungstène pur se présente sous la forme d’un métal gris acier à blanc étain, très dur. Le tungstène impur, lui, est cassant. C’est l’élément avec :
le plus haut point de fusion ;la pression de vapeur la plus faible ;la résistance à la traction la plus élevée ;un très grand module de Young.
Il résiste très bien à la corrosion grâce à la formation d’un film protecteur. Le tungstène est stable pour les applications courantes mais tous les isotopes sont théoriquement radioactifs. Son degré d'oxydation le plus courant est VI.
Les minerais sont des tungstates comme la wolframite, la scheelite, la stolzite (PbWO4). Le tungstène est obtenu par réduction de son oxyde, provenant lui-même d'une transformation préalable du minerai (fusion dans la soude caustique).
Utilisation du tungstène
Le carbure de tungstène, ou sous-carbure de tungstène, est présent dans les filaments d’ampoules électriques (ceux des lampes à incandescence introduits par Auer et Coolidge), les tubes cathodiques et les électrodes (celles des fours à arc), mais pas seulement. L'évaporation du tungstène joue un rôle important, en particulier dans les lampes à halogène (elle a été étudiée par Langmuir).
La grande résistance du tungstène à haute température en fait également un élément prisé dans le domaine spatial. Très dense, il entre dans la composition d'alliages, notamment d'aciers, utilisés dans l’armement ou pour fabriquer des poids. Les alliages aux tungstène datent de la fin du XIXe siècle. Les pièces d’usure dans les outils à haute vitesse incorporent souvent du tungstène. Cet élément est également employé comme pigment ou comme catalyseur, ou encore comme ingrédients dans certains superalliages. Les outils au carbure de tungstène datent des année 1920.
Effets du tungstène sur la santé
Le tungstène bloque l’action du molybdène, un oligoélément essentiel, dans l’organisme. Par contact, le tungstène peut irriter les yeux et la peau. Les poumons seront irrités de même en cas d’inhalation. Cet élément n’a pas d’effet chronique connu sur la santé.

Tungstène

Le terme plasma peut être employé dans divers domaines : la biologie, la physique et les nouvelles technologies.
Le plasma en biologie
Partie liquide du sang qui représente environ 55 % de son volume. Le plasma est composé d'eau et contient des lipides (graisses), des hormones, des facteurs de coagulation et plus d'une centaine de protéines dont la principale est l'albumine.
Le plasma en physique
État de la matière (au même titre que liquide, solide ou gaz). C'est de la matière partiellement ou totalement ionisée.
Les plasmas sont un milieu constitué d'un mélange de particules neutres, d'ions positifs (atomes ou molécules ayant perdu un ou plusieurs électrons) et d'électrons négatifs.
Un plasma est électriquement neutre et ses particules interagissent les unes avec les autres.
Le plasma en technologie
Technologie développée pour les écrans plats, qui permet d'obtenir une image très lumineuse et très contrastée sur des surfaces importantes. Concrètement, la dalle plasma fonctionne à l'aide de deux gaz enfermés dans des petites cellules qui s'apparentent aux pixels d'un vidéoprojecteur. Le premier, le phosphore, est chargé d'illuminer la dalle en produisant de la lumière. Le second, le plasma, fonctionne comme un masque et se charge de transmettre l'impulsion électrique qui va déterminer la couleur et le contraste de chaque pixel. Cette technologie est aujourd'hui bien maîtrisée mais son industrialisation onéreuse la réserve encore à des écrans et des téléviseurs de prix élevé.

Plasma

Une étoile est une boule massive et lumineuse de plasma liée par sa propre gravité dont le diamètre et la densité sont tels que la région centrale, le cœur, atteint la température nécessaire à l'amorçage de réactions de fusion nucléaire, c'est-à-dire de l’ordre de plusieurs millions de degrés. Ces réactions thermonucléaires libèrent de l’énergie lumineuse qui s’oppose à la contraction de l’étoile sous sa propre gravité. Pendant une grande partie de sa vie, avant que ses ressources d'énergie ne s'épuisent, une étoile est en équilibre hydrostatique sous l'action de ces deux forces et se trouve sur la séquence principale de ce qu’on appelle le diagramme de Hertzsprung-Russell.L’étoile la plus proche de la Terre est le Soleil, qui fait partie des naines jaunes. Le Soleil est une étoile assez ordinaire, dont la masse est de l'ordre de 1030 kg. Son diamètre est d’environ un million et demi de kilomètres, modeste par rapport à certaines étoiles, comme Antarès ou Bételgeuse, qui ont un diamètre des centaines de fois supérieur. Comme une étoile évolue dans le temps, en particulier lorsqu’elle quitte la séquence principale pour devenir une géante rouge, son diamètre n’est pas constant dans le temps. Il peut aussi varier régulièrement pour les étoiles variables périodiques, comme RR Lyrae et les Céphéides.Sur la gauche, on voit la structure interne du Soleil avec son cœur (core en anglais) où l'hydrogène brûle pour donner de l'hélium. L'essentiel du Soleil est dominé par la zone radiative (jaune), celle où le transfert de chaleur se fait par rayonnement. En surface, on voit la zone convective, où c'est la convection dans un fluide (comme dans l'eau d'une casserole qui bout) qui assure ce transfert. Sur la partie droite de ce schéma, on voit une géante rouge beaucoup plus grande que le Soleil (échelle en bas à droite), dominée par la convection. Elle brûle son hydrogène autour de son cœur en hélium. © ESOAu début de sa vie, une étoile est majoritairement composée d’hydrogène et d’hélium, mais les réactions de fusion font évoluer sa composition chimique, et en particulier sa métallicité. Il s’agit de la quantité Z des éléments plus lourds que l’hélium présents dans l’étoile, ou plus exactement celle déterminée à sa surface. Le Soleil possède une métallicité de 0,02, soit 2 % de la masse du Soleil. Ces « métaux » sont principalement du carbone, de l’oxygène, de l’azote et du fer.Lorsque le cœur de l'étoile atteint une température de l'ordre de 7 à 8 millions de degrés, la température est assez élevée pour que les noyaux d'hydrogène fusionnent pour donner essentiellement de l'hélium 4He, mais aussi du deutérium 2H, suivant une réaction de fusion dite du cycle proton-proton. Si la température dépasse 18 millions de degrés, une autre chaîne de réactions devient prédominante : le cycle CNO (carbone-azote-oxygène). Dans le Soleil, 2,5 % de l'énergie est générée par ce cycle découvert par Hans Bethe et Carl Friedrich von Weizsäcker.Les Pléiades sont un amas ouvert d'étoiles dans la constellation du Taureau. Ces étoiles partagent un mouvement commun à travers l'espace dans la Voie lactée. © CnesIl existe ce qu’on appelle des systèmes binaires et même multiples, formés de deux ou plusieurs étoiles gravitationnellement liées et qui se déplacent généralement l’une autour de l'autre sur des orbites stables. Quand deux de ces étoiles ont une orbite relativement proche, leur interaction gravitationnelle peut avoir un impact significatif sur leur évolution. Les étoiles peuvent faire partie d'une structure gravitationnellement liée beaucoup plus large, comme les amas ouverts, les amas globulaires et bien sûr les galaxies. Notre Voie lactée contiendrait environ 200 à 300 milliards d’étoiles selon les estimations des astronomes.La plupart des étoiles ont un âge compris entre un et dix milliards d'années. L’une des plus anciennes étoiles découvertes est l’étoile de Caffau, dont l’âge serait supérieur à 13 milliards d’années. Plus une étoile est massive, plus elles brûlent rapidement son carburant nucléaire. Les étoiles les plus massives vivent quelques millions d'années, tandis que des étoiles comme les naines rouges brûlent leur carburant très lentement et durent des dizaines, voire des centaines de milliards d'années.L'une des étoiles les plus massives connues est Eta Carinae, dont la masse est estimée entre 100 et 150 fois celle du Soleil. Une étude de l'amas ouvert des Arches suggère que la valeur de 150 masses solaires constitue la limite supérieure pour les étoiles dans l'ère actuelle de l'univers. La raison de cette limite proviendrait en partie de la limite d’Eddington, qui définit la luminosité maximale au-delà de laquelle une étoile est soufflée dans l’espace à cause de son propre rayonnement. Toutefois, les premières étoiles qui se sont formées après le Big Bang étaient probablement plus massives, jusqu'à 300 masses solaires ou plus, en raison de l'absence totale d’éléments plus lourds que le lithium dans leur composition.La naissance des étoilesGrâce à une multiplateforme francophone sur la cosmologie contemporaine, Jean-Pierre Luminet et Hubert Reeves répondent à vos questions sur le site du projet Du Big Bang au vivant. © Dubigbangauvivant, ECP Productions, YouTubeLes grandes lignes de la formation des étoiles sont connues, mais lorsqu’on cherche à entrer dans les détails, les mystères s’accumulent. On sait que pour que s’amorce la formation d’une étoile, il faut qu'apparaissent des fluctuations de densité de matière qui possèdent certaines caractéristiques. Ainsi, un nuage de poussières et de molécules doit avoir, pour s’effondrer, une masse supérieure à ce que l’on appelle la masse de Jeans. Celle-ci dépend de la densité et de la température du nuage. S'il est trop chaud ou trop peu dense, la contraction gravitationnelle aboutissant à une étoile n’est pas possible. Bien souvent, lorsqu’un nuage se condense, il se fragmente en zones plus denses et plus chaudes, et c’est ainsi que des centaines d’étoiles peuvent se former presque simultanément à partir d’un seul nuage moléculaire.Ces nuages sont très froids, avec des températures de l’ordre de 10 K. Ils peuvent contenir jusqu’à un million de masses solaires et atteindre une taille de l’ordre de 150 années-lumière environ. Ils rayonnent peu, et surtout sont opaques à la lumière visible… mais pas à la lumière infrarouge.La vie et la mort des étoilesExtrait du documentaire Du Big Bang au vivant (ECP Productions, 2010). Jean-Pierre Luminet parle de l'évolution des étoiles de type solaire et de leur transformation en géantes rouges puis en naines blanches. © Jean-Pierre Luminet, ECP Production, YouTubeLes étoiles dont la masse est environ huit à dix fois inférieure à celle du Soleil finiront leur vie sous forme de naine blanche, et finalement de naine noire lorsqu’elles n’émettront plus de lumière (l’univers est encore trop jeune pour cela). Une naine blanche est un astre incroyablement dense ne dépassant pas 1,44 fois la masse du Soleil. Elle est le résidu d'une étoile modeste qui a épuisé son carburant nucléaire et éjecté ses couches supérieures sous forme de nébuleuse planétaire. Une naine blanche de la masse du Soleil possède un rayon de 7.000 km, et un centimètre cube de sa matière (dite dégénérée et dominée par des effets quantiques et relativistes) pèse alors une tonne !Se refroidissant très lentement, cet astre est plutôt inerte, mais lorsqu’il fait partie d’un système binaire, vient un moment où il arrache du gaz à l’étoile voisine. Un disque d’accrétion se forme alors. Du gaz tombe sur la naine blanche et fait augmenter sa masse jusqu'à ce qu'elle atteigne la limite de Chandrasekhar. Une explosion se produit alors, soufflant la naine blanche. C'est l'origine d'au moins une partie des supernovae que l'on appelle des SN Ia. Ces supernovae sont utilisées pour étudier l'expansion accélérée de l'univers et l'énergie noire.Extrait du documentaire Du Big Bang au vivant (ECP Productions, 2010). Jean-Pierre Luminet évoque l'évolution des étoiles massives qui finiront leur vie en explosant sous forme de supernova et donneront des cadavres stellaires, comme les étoiles à neutrons ou même un trou noir. © Jean-Pierre Luminet, ECP Productions, YouTubeLes étoiles plus massives, dépassant les dix masses solaires, exploseront en donnant des supernovae SN II, laissant comme cadavres stellaires des étoiles à neutrons et parfois des trous noirs. Avant cela, elles auront le temps de synthétiser des éléments plus lourds que le carbone en allant jusqu’au fer avec des réactions thermonucléaires de plus en plus complexes. Il faut pour cela qu’une de ces étoiles dépasse en son cœur la température de trois milliards de kelvins à un moment de sa vie. La « combustion » du carbone en néon, sodium et magnésium, puis celle du néon en oxygène et enfin celle de l'oxygène en silicium, sont alors possibles. Les « cendres » de chacune de ces réactions s'accumulent au centre de l'étoile pour servir de carburant à la combustion suivante, de sorte que l'étoile finit par avoir une structure en pelure d'oignon avec un cœur de fer et une enveloppe d'hydrogène.

Étoile

Une onde électromagnétique est le résultat de la vibration couplée d’un champ électrique et d’un champ magnétique variables dans le temps.Une onde électromagnétique est susceptible de se propager dans l’air comme dans le vide. Elle est capable de transporter des informations.Des ondes électromagnétiques naturelles ou produites par l'HommeLes activités humaines, examens radiologiques ou téléphonie mobile (antennes), par exemple, génèrent nombre d’ondes électromagnétiques. Toutefois, il existe des ondes électromagnétiques produites naturellement. Ainsi, la foudre génère un champ magnétique caractéristique qui permet aux météorologues de localiser les points d'impact sur un territoire.Exemples d'ondes électromagnétiques : la lumière et les ondes radioParmi les ondes électromagnétiques les plus courantes, il y a bien sûr la lumière. La longueur de cette onde, comprise entre 380 et 750 nm, coïncide avec le spectre visible. Il y a aussi les ondes radio.En physique, deux théories permettent de décrire le comportement des ondes électromagnétiques :la théorie ondulatoire qui se rapporte aux lois de l’optique géométrique ;la théorie corpusculaire se base sur la propagation de particules élémentaires énergétiques.Des propriétés utiles ou gênantes : réflexion et réfractionÀ l’interface entre deux milieux de propagation, une onde électromagnétique peut subir une réflexion ou une réfraction. Dans le premier cas, l’onde repart vers d'où elle venait. Dans le second cas, elle continue sa route mais en changeant de direction. C’est ce que l’on observe avec la lumière lorsqu’elle traverse une lentille et c’est sur ce principe notamment que repose le fonctionnement des lunettes de vue.Lorsqu’une onde électromagnétique rencontre un obstacle, elle se diffuse sur celui-ci et change de direction.Les ondes électromagnétiques peuvent également, comme les autres ondes, interférer les unes avec les autres. Dans le cas des ondes radio, cela entraîne une perturbation du signal reçu.

Onde électromagnétique

Les physiciens emploient le terme d'énergie pour désigner une capacité à modifier un état ou à produire un travail entraînant un mouvement ou générant un rayonnement électromagnétique – de la lumière, par exemple – ou de la chaleur. Le mot vient d’ailleurs du grec et signifie « force en action ».
Dans le système international, l’énergie s’exprime en joules, mais dans le langage courant, elle s’exprime plus souvent en kilowatt-heure (kWh). Quant à la tonne d’équivalent pétrole (tep), elle permet généralement de comparer les différentes sources d’énergie entre elles.
Il est à noter que, selon le premier principe de la thermodynamique, l’énergie d’un système fermé se conserve.
Pas une mais des énergies
Il existe en fait de nombreuses formes d’énergie. Ainsi, l’énergie cinétique, par exemple, est une forme d’énergie liée au mouvement d’un corps. Elle est proportionnelle au carré de sa vitesse. La combustion, quant à elle, permet de récupérer l’énergie potentielle chimique contenue dans un combustible. Les panneaux solaires captent l’énergie lumineuse pour la transformer en énergie électrique.
Les sources d’énergie
Les énergies sont également parfois classées en fonction de leur source. On peut parler des énergies fossiles – tirées du charbon ou du pétrole, par exemple –, de l’énergie nucléaire – qui provient de réactions nucléaires –, ou encore des énergies renouvelables, qui sont naturellement régénérées comme l’énergie solaire ou l’énergie éolienne.
Énergie primaire, secondaire, finale ou utile
Une autre classification vient du fait que les énergies qui nous sont utiles dans la vie de tous les jours ne sont pas forcément disponibles, prêtes à l’emploi dans la nature. On parle ainsi :
d’énergie primaire quand elle est directement exploitable (le rayonnement solaire, par exemple) ;d’énergie secondaire pour celle obtenue après transformation (l’électricité, par exemple) ;d’énergie finale pour l’ensemble des énergies prêtes à l’emploi, délivrées au consommateur (l’essence disponible à la pompe, etc.) ;d’énergie utile pour celle qui rend réellement service à l’utilisateur (la lumière issue d’une lampe, etc.).

Énergie

Il arrive que deux ou plusieurs noyaux atomiques légers s’unissent pour former un noyau plus lourd. On parle alors de fusion nucléaire. La fusion nucléaire est en quelque sorte l’opposé de la fission nucléaire – le phénomène physique exploité au cœur des centrales nucléaires – laquelle, consiste à briser un noyau lourd en deux noyaux plus légers.Pour déclencher une réaction de fusion nucléaire, il est nécessaire d’apporter une grande quantité d’énergie. Jusqu’à quelque 200 millions de degrés ! Car un tel rapprochement de noyaux ne peut avoir lieu que si les intenses forces de répulsions qui existent entre ces entités chargées peuvent être vaincues.Un phénomène naturel et artificielLe phénomène de fusion nucléaire intervient tout à fait naturellement au cœur des étoiles. Ainsi notre Soleil transforme-t-il à chaque instant et suivant des étapes, des quantités colossales d’hydrogène en hélium. Le tout, en dégageant, comme l’ordonne la célèbre formule d’Einstein, une importante quantité d’énergie. L’énergie des étoiles provient donc de cycles de réactions de fusion nucléaire. C’est celle-ci qui fait briller le Soleil.Une vidéo sur la fusion nucléaire au cœur des étoiles. © CEA, DRF Par ailleurs, le phénomène de fusion nucléaire – et l’énergie qu’il produit – est utilisé depuis les années 1950 pour la fabrication de bombes H, des bombes à hydrogène, comme elles sont encore appelées. Dans ce type de bombe thermonucléaire, les bombes A – qui exploitent le phénomène de fission nucléaire – servent d’allumettes. En effet, leur explosion permet d’atteindre les températures nécessaires au déclenchement de la fusion. La fusion nucléaire est plus difficile à réaliser que la fission car ici, il faut rapprocher des atomes si près l’un de l’autre qu’ils vont se coller. Pour cela, il est nécessaire de porter la matière à une très haute température (environ 100 millions de degrés), sous une très forte pression. L’énergie libérée par ce phénomène est 10 fois supérieure à celle libérée lors de la fission. © futura-sciencesFusion nucléaire et production d’énergieCe qui rend le phénomène de fusion nucléaire intéressant lorsqu’il s’agit de produire de l’énergie, c’est d’abord qu’il n’émet pas de gaz à effet de serre. Ensuite, qu’il permet intrinsèquement de produire de grandes quantités d’énergie à partir de petites quantités de matière première. Et que tout cela se fait potentiellement sans production de déchets radioactifs à longue durée de vie.Encore faut-il parvenir à contrôler le processus. La principale difficulté vient du fait qu’il est nécessaire pour cela, de chauffer des noyaux à tes températures dépassant l’entendement tout en les maintenant confinés. Deux techniques – le confinement inertiel et le confinement magnétique – sont actuellement explorées, entre autres par le Laser Mégajoule et par Iter.La fusion d’un cœur de réacteur nucléaireLe terme de fusion nucléaire est parfois employé abusivement lors d’accidents nucléaires. Il faudrait alors plutôt parler de fusion du cœur du réacteur nucléaire. Car à ce moment-là, ce ne sont pas les noyaux atomiques qui fusionnent, mais les matériaux combustibles et les produits de fission à l’intérieur du réacteur qui surchauffent et fondent. Un tel accident peut se produire lorsque le réacteur n’est plus refroidi correctement.

Fusion nucléaire

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La go&eacute;lette Tara a boucl&eacute; en 2013 un tour complet de l'oc&eacute;an [popupdefinition id=9779]Arctique[/popupdefinition], et les &eacute;quipes &agrave; bord ont men&eacute; une &eacute;tude pr&eacute;cise du [popupdefinition id=3831]plancton[/popupdefinition] (composition, effectifs), ce qui n'avait jamais &eacute;t&eacute; effectu&eacute; de cette mani&egrave;re. On voit ici des dinoflagell&eacute;s, petits organismes unicellulaires souvent qualifi&eacute;s de microalgues. Ils &eacute;taient abondants dans les r&eacute;gions arctiques que le navire a travers&eacute;es. Les quantit&eacute;s de donn&eacute;es r&eacute;colt&eacute;es, mises &agrave; disposition des oc&eacute;anographes du monde entier, sont telles qu'il faudra des ann&eacute;es pour les explorer et qu'elles r&eacute;servent sans doute des surprises. &copy; [popupbiographie id=895]Christian Sardet[/popupbiographie], [popupdefinition id=13512]Tara Exp&eacute;ditions[/popupdefinition]

Le plancton arctique, mal connu, étudié de près par Tara Oceans

Christian Sardet Directeur de recherche au CNRS à l’Observatoire Océanologique de Villefranche-sur-Mer. 
Très jeune je me suis intéressé aux organismes microscopiques car mon grand père m’avait offert un petit microscope avec lequel j’observais tout ce que je pouvais trouver dans des mares. 
Après un diplôme d’ingénieur biochimiste obtenu a l’INSA de Lyon je suis parti pour 4 ans aux Etats Unis pour m’initier à la recherche expérimentale à Philadelphie puis à Berkeley et San Francisco en Californie à la fin des années 60, une période très stimulante. 
J’effectue un doctorat à l’Université de Berkeley sur les échanges entre globules rouges et lipo-proteines du plasma puis rejoint le Centre de Génétique Moléculaire du CNRS à Gif sur Yvette. C’est à Gif que j’effectue un stage Post Doctoral et travaille avec des physiciens utilisant les Rayons X et les Neutrons pour déterminer sur la première structure tri-dimensionelle de la Rhodopsine, la protéine des bâtonnets de la rétine qui détecte les photons. 
Après cette période très enrichissante au niveau des connaissances de biologie moléculaire et structurale je suis retourné vers la biologie des organismes et cellules à Villefranche-sur-Mer. 
Embauché a la Station Marine de Villefranche-sur-Mer comme chercheur par le CEA (Commissariat à l’Energie Atomique) je travaille alors sur les mécanismes d’adaptation des poissons qui comme les anguilles sont capable de passer de l’eau douce à l’eau de mer. A l’époque où naissent mes deux fils à Villefranche je m’intéresse aàla fécondation et au développement précoce et au début des années 80, transfert au CNRS pour fonder une Unité de Recherche en Biologie Cellulaire et Développement que j’ai dirigé pendant une quinzaine d’année. Cette Unité de Recherche (UMR7009) associée au CNRS et a l’Université Pierre et Marie Curie (Paris 6) comprend une quarantaine de personnes dont une large proportion de chercheurs venu d’Angleterre, du Japon ou des USA. Dans le cadre de cette Unité de Recherche peuplée d’anciens étudiants ou Post docs devenus chercheurs, enseignants ou ingénieurs à leur tour j’ai poursuivi avec une équipe d’une demi douzaine de collaborateurs et étudiants le développement de nouveaux modèles biologiques (ascidies, cténaires) et les sujets de recherches défrichés dans les années 80-90, la polarité des œufs et embryons, l’établissement des axes et la différenciation des tissus etc.
Je suis en particulier très fier d’avoir été l’un des pionniers de l’imagerie cellulaire pour l’étude des œufs et embryons et nombre de films sont consultables sur mon site de laboratoire.
De l’Expédition Tara Oceans aux Chroniques du plancton 
L’expédition Tara Oceans et les Chroniques du plancton nous plongent dans le monde du plancton : des êtres mystérieux qui peuplent les océans. 
La série Chroniques du plancton réalisée dans le cadre de l’Expédition Tara Océans et de l’Observatoire de Villefranche-sur-Mer succède aux films et dessins animés réalisés au cours des 30 dernières années en tant que chercheur au CNRS en biologie cellulaire et formateur à la Station Marine de Villefranche-sur-Mer. Ces activités de diffusion du savoir menée en parallèle de mes recherche sur les cellules et embryons ont été reconnues par le prix Européen pour la communication en sciences du vivant (EMBO 1997). 
Sans être réellement “spécialiste du plancton”, à la Station Marine de Villefranche-sur-Mer (CNRS / UPMC) où je travaille depuis 1976, j’ai beaucoup appris des modèles biologiques issus du plancton. Le plancton est composé d’une multitude d’organismes qui errent au gré des courants. La beauté et diversité de ces êtres unicellulaires et multicellulaires me fascinent depuis toujours et j’ai voulu partager mes connaissances. Les oeuvres audiovisuelles et interactives, sont de puissants outils pour partager et poétiser le savoir. 
Devant la diversité du plancton, une approche éclectique s’impose : images, sons et narrateurs changent selon la créature, son comportement et son histoire. 
En 2009, suite à mon travail avec Véronique Kleiner du CNRS Images, j’ai conçu ce projet avec mon fils Noé Sardet et Sharif Mirshak de Parafilms/Montreal. Ils ont apporté de nombreuses idées et compétences techniques et artistiques. Nous avons réalisé la plupart des prises de vues et des épisodes à Villefranche, mais j’ai aussi filmé à bord de la goélette Tara. 
L’expédition Tara Océans - dont je suis l’un des concepteurs et coordinateurs a entrepris pendant 3 ans une exploration du plancton dans tous les océans. Cette aventure contribue à l’éveil d’une conscience écologique. Les Chroniques abordent les enjeux environnementaux, mais elles reposent sur la splendeur visuelle des animaux marins. La série attise notre fascination naturelle pour la beauté du vivant. Pour partager cette fascination nous avons donc produit un DVD et mis en ligne un site interactif avec 13 videos HD et 100 photos

Christian Sardet

L'Arctique est une région de la Terre se situant au pôle Nord. Selon les définitions, ses limites sont différentes mais globalement, la région est comprise au nord du cercle polaire.
Les limites de l'Arctique
L'Arctique est une région dont les limites sont soumises à débat. D'un point de vue géographique, on admet que l'Arctique est la région au nord du cercle polaire de l'hémisphère nord. La définition politique inclut d'autres territoires comme la Laponie.
La limite écologie ou météorologique de l'Arctique est définie par une ligne isotherme de 10 °C au mois de juillet. En dessous de cette température, les arbres ne poussent plus.
En revanche, l'océan Arctique est parfaitement délimité. Sa superficie atteint 13 millions de kilomètres carrés et plus de 4.000 mètres de profondeur.
L'Arctique et la banquise
L'Arctique est également formé d'eau de mer glacée appelée banquise. La variation de la superficie de la banquise fait l'objet de nombreuses études. En septembre 2007, la superficie a d'ailleurs atteint son minimum avec 4,27 millions de kilomètres carrés. 
C'est au mois de septembre, après l'été, que la banquise atteint traditionnellement sa superficie annuelle minimum.
À l'inverse, au mois de mars, la taille de la banquise atteint généralement son maximum qui tourne globalement autour de 15 millions de kilomètres carrés.
La biodiversité de l'Arctique
Contrairement à son opposé l'Antarctique, l'Arctique possède une biodiversité assez importante.
Si le sol gelé empêche le développement des arbres, les régions terrestres de l'Arctique sont couvertes par une toundra.
Concernant le monde animal, on retrouve quelques mammifères terrestres (ours polaires, rennes, renards polaires...), des mammifères marins (phoques, otaries, morses, cétacés, baleines...) et des oiseaux (faucon gerfaut, chouette harfang, grand corbeau...)
Enfin, l'océan est évidemment riche en plancton et en krill.

Arctique

Du grec ancien plagtós (« errant »), le terme plancton désigne l’ensemble des espèces aquatiques (en eau douce ou dans l’océan) qui sont entraînées par le courant. Il est générique : on dit « le plancton » ou « un organisme planctonique » mais jamais « un plancton » ni « des planctons ». Cette définition ne fait intervenir ni principe taxonomique ni taille. Ainsi, il existe des organismes planctoniques animaux et végétaux et le plancton comporte aussi des bactéries et des virus. De même, les grandes méduses, comme Nemopilema nomurai, atteignant deux mètres de diamètre, font partie du plancton car elles ne peuvent se mouvoir que dans le plan vertical. Les organismes nageurs, par opposition, font partie du necton.
On distingue, notamment, le phyloplancton, végétal, et le zooplancton, animal. Le phytoplancton se compose d’algues microscopiques. Ce sont, principalement, en nombre et en masse, des diatomées et des dinoflagellés. Les premières, également appelées bacillariophytes, sont des algues unicellulaires protégées dans une structure vitreuse en silice (la frustule). Les dinoflagellés sont des organismes unicellulaires, dont la cellule est protégée par une plaque de cellulose. Le groupe est très diversifié et en quelque sorte posé entre les animaux et les végétaux puisque la moitié des espèces ne sont pas photosynthétiques et se nourrissent d’autres organismes planctoniques. Les espèces des genres Dinophysis et Alexandrium, comme certaines diatomées, sont responsables, en cas de proliférations locales, de la production de toxines qui peuvent s’accumuler dans les grands animaux.
Plancton bioluminescent à Krabi, en Thaïlande. © Ilya Sviridenko, fotolia
Le plancton, un écosystème mondial et essentiel
Le zooplancton est diversifié. Certaines espèces ne sont planctoniques que lors de leur vie larvaire, comme les grands crustacés (crabes, crevettes benthiques, homards, langoustes...), les mollusques (poulpes, seiches, calmars, coquillages, gastéropodes) et les échinodermes (oursins, étoiles et holothuries). Cette phase planctonique est donc aussi pélagique (elle se déroule dans l’eau libre, loin du fond) et sert à la dissémination des populations benthiques (liées au fond). Le zooplancton est aussi constitué d’organismes de petite taille voire unicellulaires (les protozoaires). En masse, l’essentiel du zooplancton (environ 80 %) est constitué de copépodes, des petits crustacés.
Par la production d’oxygène du phytoplancton marin (les deux tiers du total émis par tous les végétaux du monde), le plancton est un rouage essentiel de tous les écosystèmes terrestres. Il constitue aussi une source de nourriture pour de nombreuses espèces animales marines ou d’eau douce, formant le début de la chaîne alimentaire. Sa densité varie beaucoup avec la température, l’ensoleillement et l’apport de nutriments, donc avec les saisons et les courants. Ces fluctuations peuvent conduire, par exemple, à des « blooms phytoplanctoniques », lesquels enclenchent une prolifération d’animaux comme les petits poissons (sardines et anchois notamment) ou les méduses. Le phénomène El Niño, qui se manifeste notamment par un réchauffement des eaux côtières le long des côtes péruviennes, fait chuter la production phytoplanctonique par affaiblissement des remontées d’eau profonde riche en nutriments.

Plancton

Fondée en 2003 à l’initiative d’Agnès b. et d’Étienne Bourgois, Tara Expéditions est une initiative privée à but non lucratif qui organise des expéditions scientifiques (neuf totalisées en 2013). Leurs objectifs : étudier l’impact des changements climatiques et de la crise écologique actuelle sur les océans. Pour ce faire, Tara Expéditions collabore avec plus d’une centaine de chercheurs dans le monde.
La goélette Tara comme fer de lance
Les missions scientifiques sont menées à bord de la goélette Tara, acquise en 2003. Originellement appelé Antarctica, ce dériveur polaire de 36 m de long a été construit à l’initiative de Jean-Louis Étienne en 1989. Il est prévu pour résister à la glace et aux très basses températures.
Grâce à divers outils pédagogiques, Tara Expéditions cherche également à renforcer la conscience environnementale auprès du grand public et des politiques.

Tara Expéditions

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Le d&eacute;tecteur Atlas, qui sert &agrave; analyser les particules produites par le [popupdefinition id=2552]LHC[/popupdefinition], met ici en &eacute;vidence l'apparition de deux [popupdefinition id=3495]leptons[/popupdefinition] tau : un tauon et son [popupdefinition id=5000]antiparticule[/popupdefinition]. Le m&eacute;canisme est celui de la d&eacute;sint&eacute;gration d'un [popupdefinition id=3506]boson[/popupdefinition] de Brout-Englert-Higgs, ou BEH, alias [popupdefinition id=3494]boson de Higgs[/popupdefinition]. L'un des tauons s'est ensuite d&eacute;sint&eacute;gr&eacute; en un [popupdefinition id=68]&eacute;lectron[/popupdefinition] (ligne bleue) et un [popupdefinition id=3497]muon[/popupdefinition] (ligne rouge). Ce sont surtout les modes de d&eacute;sint&eacute;gration du boson BEH en deux [popupdefinition id=3500]photons[/popupdefinition] ou deux bosons W ou Z qui avaient &eacute;t&eacute; observ&eacute;s jusqu'ici. En 2013, la d&eacute;tection d'indices convaincants de modes de d&eacute;tection fermioniques fut une premi&egrave;re, venant confirmer les r&eacute;sultats sur le boson de Higgs en 2012. &copy; [popupdefinition id=4563]Cern[/popupdefinition]

Le boson de Higgs se manifeste encore

Le boson de Higgs est une particule associée au mécanisme de Brout-Englert-Higgs (BEH) à l'origine de la masse des bosons W et Z du modèle électrofaible, et probablement aussi des quarks et des leptons.
Boson de Higgs et origine des masses
Avec le mécanisme de Brout-Englert-Higgs, les physiciens expliquent l’origine des masses des particules élémentaires à partir d’un nouveau champ, dont les bosons de Higgs sont les paquets d’énergie associés aux oscillations, comme les photons le sont au champ électromagnétique. C'est en 1967 que Steven Weinberg et Abdus Salam ont utilisé ce mécanisme pour expliquer la masse de nouveaux bosons qu’ils venaient d’introduire pour unifier les forces électromagnétiques et nucléaires faibles.
Les bosons W sont responsables des processus de radioactivité bêta, qui font briller le Soleil lorsqu’il fabrique de l’hélium et du deutérium. Si ces bosons n’étaient pas massifs, les noyaux se désintégreraient très vite et ne pourraient donc pas exister. Sans le champ de Higgs, les électrons seraient sans masse et ne formeraient pas des atomes. Dans le cadre du modèle standard, on peut ainsi dire que le champ de Higgs est essentiel à l’apparition de la vie sur Terre.
John Ellis, le grand physicien théoricien, répond à ces questions : qu'est-ce que le boson de Higgs, et comment le cherche-t-on ? © CernTV, YouTube
Le champ de Higgs est partout dans l’univers observable. Mais s’il est bien responsable de l’origine de la masse des quarks et des leptons, ce n’est pas lui qui explique la masse des protons et des neutrons, donc l’essentiel de la masse de la matière qui compose notre corps et les étoiles. Il n’existe plus de bosons de Higgs dans le cosmos depuis le Big Bang, à part de façon fugace, comme dans le cas des collisions faites dans les détecteurs géants du LHC.
La découverte du boson de Higgs
Le 4 juillet 2012, le Cern a annoncé avoir découvert un boson dont la masse est d'environ 126 GeV, ressemblant beaucoup au boson de Higgs.
Pierre Fayet, directeur de recherche CNRS au laboratoire de physique théorique de l’ENS à Paris, est spécialiste de physique théorique des particules. Ses travaux ont notamment porté sur la supersymétrie. Il répond à trois questions sur l’apport des physiciens théoriciens dans la découverte du boson de Higgs. © INP, CNRS
En mars 2013, le Cern a finalement déclaré que des analyses plus poussées des données enregistrées par les détecteurs Atlas et CMS menaient à la conclusion qu'il s'agissait bien de la particule associée au champ postulé pendant les années 1960 par Peter Higgs, François Englert, Robert Brout, Gerald Guralnik, Carl Richard Hagen et Thomas Kibble. Ce champ sert à donner une masse aux bosons de jauge des théories de Yang-Mills via le mécanisme de Brout-Englert-Higgs (BEH), que les six chercheurs ont découvert presque en même temps.
Le 8 octobre 2013, Peter Higgs et François Englert seuls reçurent finalement le prix Nobel de physique pour leur découverte du mécanisme BEH, Robert Brout étant décédé. Pour le moment, le comportement du boson de Higgs découvert au LHC ne trahit aucun signe d'une nouvelle physique au-delà du modèle standard.

Boson de Higgs

D'une circonférence de 27 kilomètres, le LHC (Large Hadron Collider ou grand collisionneur de hadrons) est le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules du monde. Situé à la frontière franco-suisse, il dépend du Cern. Les premiers faisceaux de particules, des protons, l'ont parcouru le 10 septembre 2008 et les premières collisions se sont produites le 30 mars 2010. Une vidéo extraite du site Du Big Bang au Vivant avec des commentaires de Jean-Pierre Luminet sur le LHC. © Groupe ECP, www.dubigbangauvivant.com/Youtube Des faisceaux de proton (allant à 99.999999 % de la vitesse de la lumière) et même d'ions lourds y circulent lorsqu'il fonctionne. Les objectifs du LHC au niveau de la physique standard sont la détection du boson de Higgs et l'étude du quagma, le plasma de quarks et de gluons produit par collisions d'ions lourds. La détection du Higgs est nécessaire pour valider complètement le modèle standard électrofaible joint à la QCD. Le quagma est un état de la matière hadronique que l'on doit trouver dans certaines étoiles à neutrons et dans les tout premiers instants de l'univers, son étude devrait être faite avec le détecteur Alice.Par contre, au niveau de la physique non standard, les possibilités sont vertigineuses !Les missions du LHCEn premier lieu, c'est la détection des partenaires supersymétriques des particules du modèle standard qui devrait faire l'objet du maximum d'attention, c'est la tâche des détecteur Atlas et CMS. Avec la mise en évidence du Higgs, cela devrait nous donner une clé importante pour la compréhension de la masse des particules de l'univers et peut-être aussi la nature de la matière noire. LHCb devrait pouvoir aussi nous renseigner sur la supersymétrie, mais son objectif principal est de comprendre la violation CP, capitale pour l'élucidation de l'énigme de l'asymétrie matière/antimatière.En second lieu, la mise en évidence de dimensions spatiales supplémentaires, et même la détection de la création de minitrous noirs, avec Atlas et CMS, fait partie des possibilités les plus excitantes. La théorie des cordes pourrait même y trouver une confirmation !Toutefois, sauf surprises, il faudra probablement attendre fin 2012 pour que le LHC collecte un nombre assez grand de données pour pouvoir tester ces théories encore très spéculatives. Quelques chiffres concernant le LHCLe Large Hadron Collider est un collisionneur en forme d’anneau de 27 kilomètres de long situé dans un tunnel à environ 100 mètres sous terre, près de Genève ;L’énergie totale dans le centre de masse sera de 14 TeV (c'est 7 fois plus élevé que le Tevatron du Fermilab) ce qui permettra de rechercher de nouvelles particules massives jusqu'à m ~ 5 TeV ;Luminosité = 1034 cm-2 s-1 (c'est plus de 100 fois plus élevé qu’avec le Tevatron du Fermilab). Cela permet la recherche de processus rares ; La fréquence de révolution est de 11,2 kHz (11.200 fois par seconde).Consommation d'énergie : ~ 120 MW ;Chaque faisceau de protons à pleine intensité sera composé de 2.808 paquets de particules (on parle de « bunches » en anglais) ;Chaque bunche contiendra 1,15 x 1011 protons ;Les bunches sont longs de quelques centimètres mais leur dimension transversale est réduite à 16 microns seulement juste avant collision ;La longueur totale des câbles supraconducteurs nécessaire est d'environ 7.600 kilomètres. Chaque câble étant constitué de filaments, la longueur totale des filaments est de 10 fois la distance de la Terre au Soleil ; Le vide dans lequel circulent les faisceaux de protons est très poussé, seulement 10-10 torr (~ 3 millions molécules/cm3) et ceci afin d'éviter au maximum les collisions avec des molécules de gaz. C'est l'équivalent de la pression à une altitude de 1.000 kilomètres. Rappelons que la pression atmosphérique est de 760 torr ;Les aimants supraconducteurs du LHC sont refroidis à 1,9 Kelvins avec de l'hélium superfluide à la pression atmosphérique.Le LHC va stocker un faisceau d'énergie de 360 mégajoules environ : 2.808 bunches x 1,15 1011 protons d’une énergie de 7 TeV chacun = 2808 x 1,15 x 1011 x 1012 x 7 x 1,602 x 10-19 joules = 362 MJ par faisceau. Cela peut être comparé à :En énergie cinétique :1 petit navire de croisière de 10.000 tonnes se déplaçant à 30 km/h ;450 véhicules de 2 tonnes se déplaçant à 100 km/h.En énergie chimique :L’explosion de 80 kilos de TNT ;La métabolisation de 70 kilos de chocolat (en comptant les calories) ; l'énergie dans le chocolat est libérée un peu plus lentement que dans l’explosion du TNT !En énergie thermique :Ce qu’il faut pour fondre 500 kilos de cuivre ;Ce qu’il faut pour porter 1 mètre cube d'eau à 85 ° C ou encore préparer 1 tonne de thé.Pour en savoir plusAliceAtlasCMSLHC

Le Cern est l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, le plus grand centre de physique des particules du monde. Il est situé de part et d’autre de la frontière franco-suisse, près de Genève.
 Une présentation récente du Cern. © CERN
Explorer la matière
Le Cern est un laboratoire où les scientifiques viennent explorer les constituants de la matière et les forces qui assurent sa cohésion. Le Cern existe avant tout pour fournir aux physiciens les outils dont ils ont besoin :
des accélérateurs, pour porter les particules jusqu’à une vitesse proche de celle de la lumière ;des détecteurs pour observer ces particules.
Il abrite ainsi le PS et le LHC ainsi que d’autres machines servant à traquer la matière noire (comme Cast et le détecteur AMS qu’il pilote à distance) et à sonder les limites de la physique, notamment dans le domaine de l'antimatière avec des antiprotons et des atomes d’antihydrogène.
Fondé en 1954, le Laboratoire a été l’une des premières entreprises communes à l’échelle européenne et il compte maintenant 22 États membres. Il a permis la découverte des bosons W, Z et de Brout-Englert-Higgs. Le Cern est aussi le lieu de naissance du Web.

Cern

Particule élémentaire (quantum) de la lumière. Un photon est un boson.
Le nom photon vient du grec et signifie "lumière". En effet, le photon transmet l'interaction électromagnétique, la lumière étant un exemple d'onde électromagnétique.

Photon

L’électron est une particule de matière douée d’une masse (9,1 10-31 kg, soit 0,511 MeV/c2, avec c la vitesse de la lumière exprimée en m/s) et chargée électriquement négativement (on la note e avec pour valeur -1,6 10-19 C) qui est l’un des composants des atomes avec les noyaux constitués de protons et de neutrons. À ce titre il est responsable des propriétés physiques et chimiques des gaz, liquides et solides (conductivité électrique, magnétisme, émission et absorption de la lumière, liaisons chimiques) et même d’un quatrième état de la matière, le plasma. Jusqu’à preuve du contraire, c’est une particule élémentaire au même titre que les quarks qui composent les neutrons et les protons. 
Ses propriétés sont décrites par les lois de la mécanique quantique et dans le cadre d’une théorie quantique des champs, le modèle électrofaible de Glashow-Salam-Weinberg, pilier du modèle standard de la physique des hautes énergies. La physique quantique lui donne donc aussi certaines propriétés ondulatoires comme le physicien français Louis de Broglie a été le premier à le comprendre en introduisant sa théorie des ondes de matière en 1923, ce qu’illustre l’expérience d’interférence popularisée par Richard Feynman.
La découverte de l'électron
Auparavant, les aspects corpusculaires de l’électron avaient été démontrés par plusieurs chercheurs dont en particulier le physicien britannique Joseph John Thomson qui fut en fait le découvreur de l’électron avec ses expériences menées de 1896 à 1897.
L’existence de charges électriques corpusculaire avait été soupçonnée depuis un certain temps et les physiciens George Stoney et George Fitzgerald avaient même proposé un nom pour ces corpuscules qui se manifestaient dans des phénomènes électrostatiques, en particulier lorsque l’on frotte de l’ambre. Comme ce matériau se nomme « ἤλεκτρον / êlectron » en grec, ils ont tout naturellement été conduits à « électron ». L’histoire de sa découverte est très riche comme le montre la vidéo ci-dessous.
 L’histoire de la découverte de l’électron. © Synchrotron SOLEIL
L’électron quantique, une clé de la technologie moderne
Techniquement, l’électron est un fermion possédant un moment cinétique intrinsèque, un spin de valeur ½ en unité définie par la fameuse constante de Planck. On le trouve sur des couches électroniques dans le modèle de l’atome proposé par Niels Bohr en 1913. L’existence de ces couches repose en fait sur l’existence d’une dualité onde-corpuscule dont la description se fait à partir des ondes de matière gouvernées par l’équation de Schrödinger. Il faut en fait tenir compte de la théorie de la relativité pour décrire ces ondes de matières et, comme l’a montré le physicien Paul Dirac avec son équation relativiste généralisant celle de Schrödinger pour un électron, cela implique tout à la fois l’existence du spin de l’électron et le fait qu’il doit exister une particule de même masse que l’électron mais avec une charge électrique positive : un antiélectron, une particule d’antimatière nommée positron.
Électrons et positrons sont supposés stables, ils interviennent dans certaines désintégrations d’autres particules qui font partie comme eux d’une famille que l’on appelle des leptons, des sortes de cousins plus lourds. La masse de l’électron serait donnée par l’existence du fameux boson de Brout-Englert-Higgs via des couplages de Yukawa tout comme dans le cas des quarks. L’électron est censé être ponctuel mais s’il possède une forme à une certaine échelle, cela pourrait s’expliquer par l’existence d’une

Électron

Notés par le symbole μ-, les muons sont des particules élémentaires appartenant au modèle standard de la physique des particules. Ce dernier, développé au XXe siècle, permet de classer toutes les particules subatomiques connues, avec les trois interactions ayant un effet à l'échelle des particules. Dans ce modèle, plusieurs groupes de particules existent : les muons font partie des leptons. De ce fait, ils ne sont pas sensibles à l'interaction nucléaire forte, qui affecte seulement les quarks et les particules constituées de quarks (les hadrons).Les muons ont presque les mêmes propriétés que les électronsIls sont définis par leurs propriétés intrinsèques : un spin d'1/2, une propriété quantique, qui ne peut prendre que des valeurs entières ou demi-entières. Ainsi, avec un spin d'1/2, les muons appartiennent à la classe des fermions. Ils se caractérisent aussi par leur masse, exprimée en MeV/c² comme pour toutes les particules élémentaires, d'une valeur de 105,66 MeV/c², ce qui leur confère parfois le surnom d'électrons lourds. Car, mis à part leur masse, les muons possèdent les mêmes propriétés que les électrons. Ils sont donc chargés négativement.Découverts par deux physiciens de Caltech (California Institute of Technology) en 1936, ils ont été repérés par leur trajectoire : différente de celle des particules déjà connues, notamment les protons et les neutrons, elle témoignait d'une plus grande masse que l'électron mais d'une même charge électrique ! Les muons sont produits indirectement par les rayons cosmiques : lorsque les particules chargées venant du Soleil arrivent sur Terre, elles entrent en collision avec les atomes de la haute atmosphère. Ces collisions produisent des pions, des particules non élémentaires composées d'un quark et d'un antiquark. Et lorsque les pions chargés se désintègrent, ils émettent des muons ! Les rayons cosmiques créent des particules en cascade : le pion, à l'origine du muon, est noté π (pi) puis 0 1 -1 selon la charge qu'il porte. © CernLes muons permettent scanner des monumentsUne fois créés, les muons ont une faible durée de vie, de l'ordre de deux microsecondes. À la suite de cela, ils se désintègrent souvent en un électron, un neutrino et un antineutrino. Ils interagissent très peu avec l'atmosphère et avancent à une vitesse proche de celle de la lumière, ainsi ils ont le temps pendant leur durée de vie d'effectuer de très grands trajets ! Émis en grande quantité, telle « qu’un volume équivalent à la tête d’une personne est traversé chaque seconde par un muon », explique le Cern, ils permettent grâce à des techniques de tomographie muonique, de cartographier la matière qu'ils traversent.En effet, comme on connait le volume de muons censé arriver sur un détecteur, la différence avec ce qui est directement mesuré permet d'en déduire la quantité de matière traversée par ces particules. Ces techniques ont notamment permis de connaitre l'intérieur de la pyramide de Khéops : avec des détecteurs à muons placés tout autour de la pyramide, des chercheurs ont pu connaitre son architecture interne !

Muon

Un lepton est un fermion élémentaire insensible à l'interaction forte. Il existe six sortes de leptons : l'électron, le muon, le tau et les neutrinos électronique, muonique et tau. Le nom lepton vient du grec et signifie "léger". En effet, dans les années 1950, les trois catégories de particules connues étaient les leptons, les mésons et les baryons, correspondant aux mots grecs "léger", "moyen" et "lourd". Maintenant, on connait un lepton plus lourd que certains baryons mais le nom est resté.
Classe de particules de matière ne participant pas aux interactions fortes; elle inclut l'électron,le muon, le tauon et leurs neutrinos associés.

Lepton

Un boson est une particule de spin entier, il obéit à la statistique de Bose-Einstein. Les photons, les gluons, les W, le Z0 et le Higgs sont des bosons.
A une température proche du zéro absolu, les bosons peuvent se trouver dans le même état quantique, formant ainsi un gaz quantique parfait dans un phénomène appelé condensation de Bose-Einstein.

Boson

C’est en rapprochant mécanique quantique et relativité restreinte que le physicien Paul Dirac (1902-1984) a entraperçu l’existence de l’antimatière. Il cherchait alors à décrire plus précisément les interactions de l’électron. Et il s’est trouvé que l’équation qu’il a alors proposée… avait deux solutions. L’une correspondant à une particule de charge négative, l’électron, et l’autre, à une particule de charge positive. L’hypothèse a été confirmée quatre ans plus tard, en 1932, avec la découverte dans les rayons cosmiques, du positon, l’antiparticule de l’électron.Les principales particules d'antimatière.Les physiciens savent aujourd’hui qu’il existe toute une série de particules élémentaires possédant la même masse et le même spin qu’une particule de matière connue, avec une charge de même valeur, mais de signe opposé. Ces particules sont appelées antiparticules. Il en existe pour tous les fermions fondamentaux. Le positon et l’antiproton sont ainsi considérés, de manière conventionnelle comme les antiparticules de l’électron et du proton qui, elles, sont les particules qui constituent la matière qui nous entoure.Portrait du tout petit qui envoie du lourd: C’est un peu moche et pourtant c’est ouf ! Cette photographie datant de 1931 donne à voir la trace incurvée laissée par la toute première antiparticule jamais identifiée (un positon) dont la masse au repos est égale à 9,109 × 10 -31 kg pic.twitter.com/bY32ckR1NR— Théo Drieu - Balade Mentale (@BaladeMentale) October 12, 2021Des antiparticules comme des images de particules dans un miroirDe manière plus générale, particules et antiparticules s’opposent par ceux que les physiciens appellent leurs nombres quantiques scalaires — la charge, mais aussi la saveur, par exemple —, mais se ressemblent par leurs grandeurs vectorielles — comme le moment cinétique.Pour les chercheurs, s’est désormais la routine de produire des antiparticules dans des accélérateurs de particules. Même si celles-ci ont tendance à s’annihiler lorsqu’elles rencontrent leurs particules « miroir » en produisant des gerbes d’énergie.Notez que certaines particules peuvent être leur propre antiparticule. Lorsqu’elles sont neutres. Le neutron, toutefois, bien qu’électriquement neutre, ne peut pas être sa propre antiparticule. Il est en effet composé de deux quarks down et d’un seul quark up. L’antineutron, lui, se compose d’un antiquark up et de deux antiquarks down. Il se distingue ainsi du neutron.Depuis la fin du XXe siècle, les scientifiques sont capables de produire, en laboratoire, des antiatomes de manière artificielle. À partir d’atomes et d’antiparticules. L’antihydrogène, par exemple, est composé d’un positon « gravitant » autour d’un antiproton.

Antiparticule

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Un [popupdefinition id=4348]ordinateur quantique[/popupdefinition] de la soci&eacute;t&eacute; canadienne D-Wave Systems, d&eacute;j&agrave; commercialis&eacute;. Deux g&eacute;n&eacute;rations de ces calculateurs, dont le [popupdefinition id=594]processeur[/popupdefinition] s'appuie sur des circuits quantiques [popupdefinition id=12240]supraconducteurs[/popupdefinition], se sont succ&eacute;d&eacute;. &copy; D-Wave Systems

D-Wave, un ordinateur quantique déjà en vente

Les supraconducteurs sont des matériaux qui exhibent le phénomène de la supraconductivité (ou supraconduction), c'est-à-dire l'absence de résistance électrique, en dessous d’une certaine température critique Tc. 
Histoire de la découverte des supraconducteurs
Les premiers supraconducteurs connus à partir de 1911, suite aux travaux du physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes et son équipe, et que l'on nomme communément des supraconducteurs conventionnels, ne le devenaient qu’à des températures très basses, proches du zéro absolu. La résistance électrique du mercure, par exemple, devient nulle en dessous de 4,2 kelvins (K). C’est en 1986 que l’on a découvert les cuprates, les premiers exemples d'autres classes de matériaux, collectivement appelés supraconducteurs non conventionnels. Aujourd’hui, le record pour un supraconducteur à haute température critique reste extrêmement bas comparativement aux températures à la surface de la Terre (le maximum est 133 K, soit -140 °C). Si l’on disposait d’un supraconducteur à température ambiante, on pourrait entre autres transporter de l'électricité sans perte d'énergie et réaliser des Maglev économiques, comme des trains supersoniques dans des tubes sous vide.
Vidéo sur la découverte de la supraconductivité et ses applications. © CNRS Images/INP/Université Paris-Diderot
La théorie BCS
Une théorie complète de la supraconductivité fut proposée en 1957 par John Bardeen, Leon Cooper et John Schrieffer qui reçurent par la suite pour cette découverte le prix Nobel de physique en 1972. Connue comme théorie BCS, d'après leurs initiales, elle permettait de comprendre ce que laissait dans l’ombre une théorie phénoménologique dite de Ginzburg-Landau qui fut élaborée par Lev Landau et Vitali Ginzburg en 1950. La théorie BCS explique la supraconductivité par la formation de paires d'électrons (paires de Cooper) formant alors des bosons interagissant avec des phonons. Ce faisant, le courant électrique peut se comporter d’une certaine façon comme un superfluide.
Mais cette théorie ne fonctionne bien que dans le cas des supraconducteurs conventionnels et semble échouer pour les autres supraconducteurs. Cependant, les avis des théoriciens diffèrent sur ce sujet. On pense que dans le cas de certains supraconducteurs non conventionnels ce sont des interactions magnétiques qui seraient responsables de la formation de paires de Cooper. Plusieurs familles de matériaux sont considérées comme non conventionnelles. Les supraconducteurs organiques ou moléculaires (sels de Bechgaard), les cuprates, ou les pnictures en sont des exemples.

Supraconducteur

Un ordinateur quantique est l’équivalent des ordinateurs classiques mais qui effectuerait ses calculs en utilisant directement les lois de la physique quantique et, à la base, celle dite de superposition des états quantiques. Alors qu’un ordinateur classique manipule des bits d’information, qui sont soit des 0 soit des 1, un ordinateur quantique utilise des qubits. Ceux-ci sont des généralisations des bits classiques, qui sont en quelque sorte une superposition simultanée de ces deux états, comme peut l’être, par exemple, un état de spin pour un photon ou un électron.
Dans certains cas, un ordinateur quantique peut faire des calculs beaucoup plus rapidement qu’un ordinateur classique. Il faudrait toutefois disposer pour cela d’un très grand nombre de qubits. Or, cela ne va pas de soi. Car plus ce nombre est grand, plus la superposition des états quantiques est instable et peut disparaître avant que le calcul demandé ne soit mené à terme. 
Les physiciens savent déjà faire quelques ordinateurs quantiques, mais ceux-ci sont très élémentaires, et beaucoup pensent que seuls des simulateurs quantiques – des calculateurs spécialisés dans la résolution de problèmes bien particuliers et pas des machines de Turing universelles programmables en théorie pour pouvoir effectuer n’importe quel algorithme – seront vraiment en mesure de concurrencer des ordinateurs classiques. La course à ces machines, ordinateurs ou simplement simulateurs quantiques, est lancée de par le monde et fait l’objet d’une compétition entre des grands acteurs de l'informatique comme IBM et Google.
L’origine des ordinateurs quantiques
Le grand physicien Richard Feynman a été un des premiers à comprendre au début des années 1980 que l’on pouvait mettre à profit les lois de la mécanique quantique pour simuler et mieux comprendre des systèmes quantiques à l’aide d’autres systèmes quantiques. Il se trouve en effet, notamment dans le domaine de la chimie quantique et de la physique du solide que l’on soit assez rapidement limité par le volume de calculs nécessaires pour les simuler à l’aide d’ordinateurs classiques. Mais comme l’explique Feynman dans son célèbre ouvrage Leçons sur l’informatique, il est possible au minimum de faire des calculateurs ou des simulateurs quantiques qui permettent de contourner l’obstacle. On doit pour cela, comme on l’a expliqué précédemment, utiliser des généralisations des bits d’information classique que l’on appelle des qubits et construire des portes logiques quantiques qui opèrent sur ces qubits. Comme l’indique le physicien Claude Aslangul dans la vidéo ci-dessus, la superposition quantique et le phénomène d’intrication quantique permettent alors, en quelque sorte, d’effectuer un grand nombre de calculs en parallèle.
La recherche sur les ordinateurs quantiques, ou plus généralement sur les possibilités ouvertes par ce que l’on appelle l’information et les calculs quantiques s’est bien développée depuis une dizaine d’années comme le prouve le livre de Scott Aaronson, Quantum Computing since Democritus. Mais il y a toutefois encore quelques confusions qui règnent dans les médias en ce qui concerne ce que peuvent faire ou ne pas faire des ordinateurs ou des calculateurs quantiques.
Ordinateurs et calculateurs quantiques ne sont pas la même chose
Un ordinateur quantique, comme tout ordinateur, est censé pouvoir être programmable pour exécuter n’importe quel algorithme quantique. Un calculateur quantique ne peut exécuter qu’un seul algorithme ou pour le moins, une classe d’algorithme. On ne peut le programmer pour effectuer n’importe quelle tâche. En outre, s’il est bien exact que certains algorithmes quantiques sont capables, si l’on dispose d’un assez grand nombre de qubits, de battre à plate couture un ordinateur classique, cela ne signifie nullement qu’un ordinateur quantique est systématiquement plus performant qu’un ordinateur classique.
Pire, quand un algorithme quantique semble plus rapide qu’un calcul sur ordinateur classique, il est tout à fait possible que le premier soit finalement un jour battu par le second à la faveur d’un algorithme plus efficace. La supériorité souvent avancée des ordinateurs quantiques pourrait bien être toute relative. De fait, c’est ce qui s’est produit avec un buzz exagéré par beaucoup de médias en ce qui concerne un calculateur quantique, et pas un ordinateur, utilisé par les chercheurs de Google.
Enfin, il y a aussi avec les ordinateurs ou les calculateurs quantiques, le formidable problème de la décohérence quantique, l’influence des perturbations de l’environnement qui dégrade d’autant plus rapidement un calcul quantique qu’il repose sur un nombre de plus en plus élevé de qubits. On ne sait toujours pas s’il est possible de s’en affranchir, même s’il est sans doute possible d’en limiter les effets avec des codes correcteurs d’erreurs quantiques analogues à ceux déjà utilisés avec les ordinateurs classiques. De fait, lors de l’interview qu’il avait accordé à Futura-Sciences, le cosmologiste Max Tegmark, qui s’intéresse à ces ordinateurs, nous avait dit que les experts du domaine qu’il avait consulté ne s’attendaient pas, en général, à la réalisation d’un ordinateur quantique performant avant 2050.
La décohérence et les divers ordinateurs quantiques possibles
Le problème de la décohérence peut se comparer à la construction d’un château de cartes : chaque carte représente un qubit. Pour bâtir un processeur, il faut fabriquer un château, le plus grand possible si l’on veut un gros processeur. La décohérence, c’est un coup de vent qui vient abattre l’édifice. Pour parer à ce problème, il faut isoler notre château de son environnement, et en particulier de tout souffle de vent. Imaginons donc que ce château de cartes soit un calculateur très puissant, mais qu’il s’écroulerait si souvent et si vite qu’aucun calcul pratique n’aurait le temps d’être réalisé.
Plusieurs voies sont explorées dans de nombreux laboratoires dans le monde pour tenter de contourner l’obstacle de la décohérence et permettre la réalisation pratique de calculateurs quantiques. On a essentiellement deux approches permettant de fabriquer des qubits :
les circuits « solides », comme des circuits supraconducteurs ou des boîtes quantiques ;des systèmes plus « exotiques », comme des ions piégés, les centres colorés du diamant, etc.
La première solution présente un avantage considérable : des circuits avec des jonctions Josephson comme ceux étudier à l’Institut Néel, ou que D-Wave Systems affirme utiliser pour ses calculateurs quantiques, sont en théorie réalisables en grand nombre sur une puce, comme on le fait actuellement pour les processeurs. C’est la notion de circuit intégré. Ce n’est pas gagné, mais cela devrait pouvoir marcher.
Par contre, énorme désavantage, ces circuits sont très sensibles à la décohérence, et on peut raisonnablement penser qu’un processeur quantique à base de jonctions Josephson ne marchera qu’à de très basses températures. De fait, la puce de D-Wave Two est censée fonctionner à une température de 20 mK environ, ce qui est très proche du zéro absolu. Ceci dit, pour des applications très spécifiques, c’est-à-dire non grand public, ce problème peut être géré. Bien entendu, il ne faudrait donc pas s’imaginer avoir un jour des ordinateurs quantiques personnels : à ce jour, la cryogénie n’est pas vraiment portable...
Lorsque l’on se tourne vers la deuxième solution, les dispositifs réalisés fonctionnent à température ambiante. Ceux avec des ions piégés résistent particulièrement bien aux perturbations de l’environnement, avec un temps de décohérence long. Par contre, faire fonctionner un grand nombre de qubits de ce type posera de nombreux autres problèmes : à l’heure actuelle, on ne voit pas comment on pourrait « intégrer » de tels systèmes sur une puce...
Une autre approche envisagée pour lutter contre la décohérence suppose d’utiliser des codes quantiques. Il s’agit de l’analogue dans le domaine de l’information quantique des codes correcteurs d’erreurs bien connus dans le cadre de la théorie de l’information classique.

Ordinateur quantique

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&Agrave; droite, la plus grande [popupdefinition id=13159]araign&eacute;e[/popupdefinition] fossile connue, d&eacute;crite en 2011. Il s'agit d'une Mongolarachne jurassica et c'est une femelle. &Agrave; gauche, le [popupdefinition id=1091]fossile[/popupdefinition] d'un m&acirc;le de la m&ecirc;me [popupdefinition id=2261]esp&egrave;ce[/popupdefinition], d&eacute;crit en 2013. &copy; Selden et al., 2013, Naturwissenschaften

Un couple d'araignées fossiles enfin réuni

Chez les espèces eucaryotes : Groupe d'êtres vivants pouvant se reproduire entre eux (interfécondité) et dont la descendance est fertile.L'espèce est l'entité fondamentale des classifications, qui réunit les êtres vivants présentant un ensemble de caractéristiques morphologiques, anatomiques, physiologiques, biochimiques et génétiques, communes.Espèce, un ensemble d'individusLes espèces sont regroupées en genres et divisées en sous-ensembles dénommés variétés, races, souches ou populations. Le recensement des espèces et de leur biodiversité relève de la systématique, leur nomenclature de la taxinomie.Chez les procaryotes, il n'y a pas de notion d'inter fécondité, et l'espèce n'est pas définie de cette manière mais à partir de critères d'identité ou de proximité des génomes ou de certaines séquences d'ADN.

Espèce

Un fossile est une trace de vie qui a bien souvent été préservée dans des roches sédimentaires qui se sont formées avant la période géologique actuelle. Il peut s'agir de coquilles, d'excréments, de galeries, de morceaux de bois, d'os, de pollens, de traces de pas, etc.
Des fossiles majoritairement formés par minéralisation
Ces traces de vie peuvent tout aussi bien être animales que végétales. Elles sont étudiées par des paléontologues ou des géologues.
Bien souvent, les fossiles se forment par minéralisation. Au cours du temps, les tissus de l'organisme mort sont progressivement remplacés par des minéraux. Dans de plus rares cas, de la matière organique peut être conservée, notamment quand le cadavre est conservé dans le froid (par exemple au sein du pergélisol), dans du bitume (cas de momification) ou dans de la résine (comme dans l'ambre jaune).

Fossile

Araignée est un nom vernaculaire désignant un arthropode invertébré appartenant à la classe des arachnides. 
Classe : ArachnidaOrdre : Araneae (Clerck, 1757)
Description de l’araignée
L’araignée se distingue de l’insecte par le fait qu’elle possède huit pattes, qu’elle est dépourvue d’antennes et de pièces masticatrices. À la différence de l’insecte, dont le corps est formé de trois segments (tête, thorax, abdomen), celui de l’araignée n’est composé que de deux parties : le céphalothorax, qui est issu de la fusion de la tête et du thorax, et l’abdomen. Ce dernier porte les filières, organes produisant la soie. Les deux parties sont reliées par un fin pédoncule. À l’extrémité du céphalothorax, l’on trouve les pédipalpes, qui sont les organes sensoriels de détection et de manipulation des proies, et qui, chez les mâles, servent à la reproduction, ainsi que les chélicères qui peuvent prendre la forme de crochets ou de pinces.
L’argiope frelon est une espèce originaire de la zone méditerranéenne. © Lucarelli, Wikipédia, GNU 1.2
Les chélicères forment une sorte de membre-outil à l’aide duquel l’araignée mord ses proies pour leur injecter du venin, afin de les immobiliser, et pour les manipuler. L’araignée possède généralement huit yeux simples placés à l’avant du prosome (partie antérieure du corps), mais certaines espèces en ont moins, voire aucun. La partie ventrale du céphalothorax porte quatre paires de pattes locomotrices articulées, disposées autour du sternum. Composées de sept articles, les pattes interviennent également dans la manipulation de la soie. Elles sont équipées de poils et d’épines, qui sont des organes sensoriels et de stridulation. Dans la majorité des cas, la femelle est d’une taille supérieure à celle du mâle.
Pisaure admirable transportant son sac d'œufs. © Jan Frode Haugseth, Wikipédia, GNU 1.2
Habitat de l’araignée
Il existe 110 familles et environ 42.000 espèces d’araignées recensées à ce jour. L’araignée occupe quasiment tous les biotopes sur l’ensemble des continents de la planète, à l’exception de la zone antarctique, des très hautes altitudes et des océans. En effet, on la trouve depuis les milieux arctiques dans les taïgas et les toundras, jusque sous les tropiques, dans des environnements aussi variés que les forêts tempérées et tropicales, les déserts, les plaines, les montagnes, les cavernes et l’eau douce. Elle s’est durablement installée dans notre quotidien en investissant les vergers, les potagers et même nos maisons.
Le pholque est une araignée typique des maisons. © Didier Descouens, Wikipédia, cc by sa 3.0
Comportement de l’araignée
L’araignée est un prédateur qui interagit avec son environnement et avec ses semblables en adaptant sa stratégie de chasse, afin de vivre en sympatrie sur le même territoire. Cette adaptation limite la concurrence sur la même niche écologique. Hormis une phase grégaire qui suit l’éclosion, l’araignée est généralement un animal solitaire, sauf pendant la période de reproduction. Mais il existe en zone tropicale, des espèces formant des communautés de plusieurs dizaines ou plusieurs centaines d’individus, possédant une organisation sociale élaborée, telles qu’Agelena consociata, des forêts tropicales d’Afrique de l’Ouest, ou Anelosimus eximius, des forêts tropicales d’Amérique centrale.
Toile d'Agelena labyrinthica. © Max xx, Flickr, cc by nc sa 2.0
L’araignée produit de la soie. Ce matériau possède de nombreuses utilités. Il intervient au cours de la reproduction et assure la protection et le transport des œufs. Il sert de fil de déplacement ou de fil de sécurité à la construction de toiles, pour piéger les proies et les emmailloter, ou au transport aérien des jeunes. L’araignée utilise également la soie pour construire des chambres de mue, des refuges, des cloches à air (pour la seule espèce vivant sous l’eau) ou des armes de chasse. 
Reproduction de l’araignée
L’araignée est ovipare. Une fois mature, le mâle cesse de s’alimenter et part à la recherche d’une femelle réceptrice pour s’accoupler. Il piste les phéromones laissées sur son fil de déplacement ou sa toile. Avant l’accouplement, le mâle tisse une petite toile spermatique sur laquelle il dépose son sperme. Il aspire alors cette semence à l’aide du bulbe copulateur situé à l’extrémité de chaque pédipalpe. Le mâle tente alors des approches en évitant de se faire passer pour une proie. Les méthodes qui apaisent le tempérament prédateur de la femelle varient selon les espèces. Le mâle introduit le sperme dans l’épigyne de la femelle à l’aide de son bulbe copulateur. La femelle peut stocker la semence pendant de longs mois dans sa spermathèque, jusqu’à ce qu’elle soit prête à pondre.
Éclosion d'épeires. © Lmbuga, Wikipédia, GNU 1.2
Régime alimentaire de l’araignée
L’araignée a adopté des méthodes de chasse qui varient en fonction de l’espèce. Elle peut chasser à l’affût avec ou sans toile, ou à l’approche. Lorsque sa proie est engluée ou capturée, l’araignée lui injecte du venin pour l’immobiliser, et des sucs digestifs pour accélérer la liquéfaction des chairs. Le liquide obtenu est aspiré par le jabot. Les victimes de l’araignée sont majoritairement des insectes et des crustacés tels que les cloportes, mais les plus grandes espèces se nourrissent de petits mammifères, voire d’oiseaux.
Épeire diadème et sa proie. © Luc Viatour, Wikipédia, GNU 1.2
Menaces sur l’araignée
Les principales menaces pesant sur l’araignée sont l’agriculture intensive, l’utilisation des pesticides qui les éliminent autant que leurs proies, la destruction ou la fragmentation de leurs habitats et les collectionneurs pour ce qui concerne les espèces tropicales. Dans une moindre mesure, les semelles de chaussures et les balais des ménages…
Utilités de l’araignée
L’araignée est un régulateur remarquable des populations d’insectes, et elle est d’une grande utilité à ce titre. Elle joue un rôle écologique de premier ordre, car elle limite la pullulation d’insectes et d’invertébrés nuisibles à l’agriculture ou à l’arboriculture, ou tout simplement à l’Homme. Les différentes espèces d’araignées éliminent chaque année 400 millions d’insectes par hectare, loin devant les oiseaux et les autres prédateurs tels que les guêpes, les reptiles, les amphibiens ou certains mammifères. Les venins de différentes espèces sont étudiés pour produire des médicaments, telle la toxine de la tarentule rose du Chili (Grammostola spatulata) qui permet de soigner de nombreuses pathologies cardiaques. La robustesse du fil de soie fait l’objet de recherches susceptibles d’intéresser les industries de l’optique, de l’astronomie, de l’aéronautique et les militaires.
Tarentule rose chilienne. © Viki, Wikipédia, GNU 1.2
Araignées remarquables 
L’argyronète (Argyroneta aquatica), que l’on trouve en zone paléarctique, possède la particularité de tisser une cloche de soie dans laquelle elle se réfugie après avoir transporté de l’air de la surface à l’aide des poils de son abdomen.
Argyronète sous l'eau. Il s’agit de la seule espèce d’araignées à avoir adopté ce mode de vie. © Norbert Schuller Baupi, Wikipédia, GNU 1.2
La misumène variable (Misumena vatia), qui s’observe en zone holarctique (au nord du tropique du Cancer), chasse à l’affût sur les fleurs dont elle adopte le coloris par homochromie.
Homochomie de l'araignée-crabe, autre nom de la misumène variable. © Patrick Straub
La mygale de Leblond (Theraphosa blondi), qui vit dans les forêts tropicales d’Amérique du Sud, est l’une des plus grandes espèces d’araignées recensées à ce jour. Elle développe 30 cm d’envergure avec les pattes et peut chasser de petits rongeurs.
La mygale de Leblond figure parmi les plus grandes espèces d’araignées connues. © Hoppy1951, Flickr, cc by nc nd 2.0
L’araignée chasseresse du Laos (Heteropoda maxima), qui ne hante que les cavernes laotiennes, peut atteindre 30 cm d’envergure avec les pattes. Elle ne construit pas de toile.
L’araignée cavernicole du Laos est une espèce qui ne construit pas de toile. © insecta62, Flickr, cc by 2.0
 L’araignée réplicatrice (Cyclosa mulmeinensis) est une petite araignée des milieux tropicaux qui construit des répliques d’elle-même pour leurrer les prédateurs.La néphile dorée (Nephila clavipes), que l’on voit dans les zones tropicales, fabrique une toile très résistante qui sert de filet de pêche ou d’hameçons tractés par des cerfs-volants à certaines ethnies. 
Néphile dorée sur sa toile. Sa résistance en fait un matériau de choix pour la pêche dans certaines ethnies. © spiderman (Frank), Flickr, cc by nc sa 2.0
L’araignée bolas (Ordgarius magnificus), également nommée araignée-lasso, originaire d’Australie, secrète un fil de soie dont l’extrémité est collante. Elle émet ensuite des phéromones destinées à leurrer ses proies habituelles, les mites. Lorsqu’un papillon s’approche de son affût, elle fait tournoyer son bolas pour le projeter sur sa proie qui est engluée.L’araignée sauteuse ou saltique (Bagheera kiplingi) d’Amérique centrale possède un régime alimentaire particulier. C’est la seule araignée connue qui soit… végétarienne.
Araignées dangereuses 
La veuve noire (Latrodectus mactans), que l’on trouve aux États-Unis et au Mexique, sécrète de l’alpha-latrotoxine qui possède une action quinze fois plus virulente que le venin du serpent à sonnette. Les cas de décès sont rares et ne touchent que les personnes fragiles.
Veuve noire et son cocon. © Chuck Evans, Wikipédia, cc by 2.5
La mygale australienne (Atrax robustus), endémique de la côte australienne, est équipée de crochets à venin capable de percer le cuir d’une chaussure ou la kératine d’un ongle. Le peptide neurotoxique qu’elle injecte est la robustoxine. Il existe un antivenin, mais il doit être injecté dans l’heure qui suit la morsure.
Mygale australienne. © fir0002, Wikipédia, GNU 1.2
La recluse brune (Loxosceles reclusa), que l’on rencontre dans quelques États du sud des États-Unis et au Mexique, est également appelée araignée violoniste. Son venin provoque la nécrose des tissus touchés, de grosses infections et une guérison difficile laissant de vilaines cicatrices sur la peau.
Recluse brune. © Nicholas Ta, Wikipédia, cc by sa 2.0
La mygale ornementale saphire (Poecilotheria metallica) est endémique de l’État de l’Andhra Pradesh en Inde. Elle est en danger critique d’extinction dans son milieu naturel, car elle est prisée par les collectionneurs. Arboricole, c’est une araignée connue pour être très venimeuse. Sa morsure peut entraîner des douleurs musculaires, des nausées et de la fièvre. Une hospitalisation et des soins sérieux sont nécessaires.
La mygale saphire, en plus d’arborer un joli bleu, est très venimeuse. © Micha L. Rieser, Wikipédia, GNU 1.2
L’araignée banane (Phoneutria nigriventer), d’Amérique du Sud, est connue pour être l’une des araignées les plus venimeuses. Si le venin injecté par sa morsure peut s’avérer mortel par perte du contrôle musculaire et asphyxie, il possède cependant des vertus thérapeutiques. Il est utilisé dans le traitement des troubles érectiles.
L’araignée banane est l’une des plus venimeuses au monde. © Joao P. Burini, Wikipédia, GNU 1.2

Araignée

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Le plus grand [popupdefinition id=3537]volcan[/popupdefinition] de la plan&egrave;te s'appelle Tamu et il n'a &eacute;t&eacute; rep&eacute;r&eacute; qu'en 2013, gr&acirc;ce &agrave; une campagne d&eacute;but&eacute;e en 2009. Il se trouve au fond de l'oc&eacute;an Pacifique, &agrave; environ 1.500 km &agrave; l'est des c&ocirc;tes nippones. Cet immense massif affiche une superficie d'environ 310.000 km&sup2;. En comparaison, le Mauna Loa, un volcan hawa&iuml;en, pr&eacute;sente une surface d'un peu plus de 5.200 km&sup2;. &copy; IODP

Le plus grand volcan du monde... vient d'être découvert

Un volcan est un orifice de la croûte terrestre d’où s’échappent, lors des éruptions, de la lave (constituée de magma), des gaz (dioxyde de soufre, gaz carbonique, azote, par exemple) et des cendres.
L’étude des volcans est la volcanologie ou vulcanologie. L’activité volcanique est l’une des manifestations de l’activité interne de la Terre due à l’énergie emmagasinée en son sein (voir « volcanisme »).
Les volcans sur Terre et dans l’espace
Sur Terre, il existe environ 600 volcans en activité sur les continents, 1.300 si l’on y ajoute ceux du fond des mers. Le plus grand volcan du système solaire est le mont Olympus sur Mars. Certains volcans sont considérés comme éteints, d’autres dorment et peuvent voir leur activité reprendre.
On distingue traditionnellement différents types de volcans selon leur forme :
 les volcans hawaïens (de Hawaï), très plats, d’où s’échappent, seulement par effusion, des laves très fluides ; les volcans stromboliens (du Stromboli, en Italie), à cônes pointus, formés par accumulation de débris et par des coulées de lave ; les volcans vulcaniens (de Vulcano, en Italie), formés par accumulation de débris explosifs ; les volcans péléens (de la montagne Pelée en Martinique), à lave très visqueuse qui tend à former des aiguilles en s’élevant au travers des fissures des extrusions précédentes. Leur éruption sous l’effet de la poussée des gaz donne lieu au phénomène de nuée ardente, ou éjection de poussières en fusion ; les volcans formés par des fissures. 
La morphologie de l’appareil volcanique (taille et pente du cône et du cratère) résulte de l’accumulation de matériaux émis lors des éruptions, et dépend notamment des propriétés de la lave, et des conditions internes de pression, qui peuvent du reste évoluer au cours de l’activité du volcan. De faibles variations de la composition de la lave peuvent se traduire par des propriétés très différentes, notamment pour la viscosité. Les éruptions volcaniques peuvent être explosives, lorsque la pression exercée par les gaz éjecte des fragments de magma plus ou moins solidifié avec des cendres et des scories.
Des prévisions d’éruptions peu fiables
L’activité volcanique est extrêmement difficile à prévoir ; leur étude ne dispose du reste que de peu de données, à cause de la disproportion entre la durée moyenne qui sépare deux éruptions et la durée de vie humaine. Les recherches portent notamment sur l’évaluation des réserves de magma retenues en profondeur (à 10 km sous la surface environ) et qui s’écoulent par divers filons, fissures et conduits. Les conséquences d’une explosion sont liées à l’importance des réservoirs de magma. Des émissions de gaz et d’autres signes avant-coureurs de la remontée du magma peuvent être exploités par des réseaux de surveillance des volcans actifs.
L’étude des affleurements d’anciens systèmes volcaniques éteints et érodés renseigne également sur les mécanismes en jeu dans la période d’activité.

Volcan

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Ce [popupdefinition id=13055]gecko[/popupdefinition] Saltuarius eximius a &eacute;t&eacute; d&eacute;couvert le 21 mars 2013. Il est l'un des trois [popupdefinition id=2136]vert&eacute;br&eacute;s[/popupdefinition] jusque-l&agrave; inconnus qu'a d&eacute;nich&eacute;s l'&eacute;quipe de Conrad Hoskin, de l'universit&eacute; James Cook, en explorant le plateau des montagnes du cap Melville, en Australie, sur la [popupdefinition id=11920]p&eacute;ninsule[/popupdefinition] du cap York. Cette cha&icirc;ne montagneuse se compose d'empilements, sur plusieurs centaines de m&egrave;tres d'&eacute;paisseur, de millions de blocs de [popupdefinition id=4558]granite[/popupdefinition] noirs au sommet desquels tr&ocirc;ne une [popupdefinition id=7261]for&ecirc;t tropicale[/popupdefinition] humide difficilement accessible. &copy; Tim Laman, National Geographic

Un monde perdu en Australie

Le terme vertébré désigne un animal qui possède des vertèbres osseuses ou cartilagineuses, et donc une colonne vertébrale.
Ce groupe monophylétique se compose donc des mammifères, des reptiles, des amphibiens, des poissons et des oiseaux.
Ces animaux se distinguent également par le fait qu'ils ont une régulation nerveuse du cœur.

Vertébré

Les péninsules sont de vastes étendues de terre émergées qui sont rattachées à la masse continentale par un pédoncule plus ou moins large. En d’autres mots, il s’agit de grandes avancées de territoires sur les mers ou les océans. Elles se distinguent des presqu’îles par leurs tailles beaucoup plus imposantes.
Exemples de péninsules
Les exemples sont nombreux. L’Espagne et le Portugal forment la péninsule Ibérique, un territoire rattaché à l’Europe par les Pyrénées. Plus au Nord, la péninsule scandinave se compose de la Norvège et de la Suède.

Péninsule

Les granites constituent la famille principale des roches ignées profondes, du moins par leur fréquence.
Ils n'apparaissent en surface qu'après érosion de tout ce qui les recouvrait. Outre le quartz, le feldspath et les micas, on trouve aussi dans les granites du pyroxène, souvent sodique, de l'amphibole (également souvent sodique) et bien d'autres…
Les microgranites ont des cristaux très petits, alors que les pegmatites en ont de très gros, l'obsidienne est un verre de silice, et les rhyolites, laves constituées de roche de composition granitique, sont très rares.
Chaos granitique d'Ameib, Namibie. © Claire König, DR
Descriptif du granite
 Nom : granite Composants : quartz, de feldspaths potassiques, de plagioclases sodiques et de micas. Les granites peuvent prendre toutes sortes de teintes Composition chimique moyenne : SiO2 73 %, Al2O3 14 %, (Na2O, K2O) 9 %, oxydes (Fe, Mn, Mg, Ca) 2 % Catégorie : roche ignée acide, contenant plus de 66 % de silice Couleurs naturelles : gris, beige, rose Gisements : très fréquents mais pas forcément exploitablesMinéraux et roches associés : quartz, micas, améthyste et d'autres
Compléments d'information
Les batholites granitiques peuvent être relativement petits et bien circonscrits, mais ils affleurent le plus souvent sous forme de masses énormes et assez hétérogènes au sein des vieux boucliers précambriens. Il est intéressant de noter à ce propos que presque tous les massifs granitiques de l'ère secondaire sont concentrés à la périphérie du Pacifique. De vives controverses ont caractérisé l'évolution des idées au sujet des granites. Actuellement, les différentes données géométriques des granites obligent à considérer différentes origines et différents mécanismes de mise en place. 
Granite rose de Bretagne. © DR
Le granite, lorsqu'il n'est pas altéré, constitue un bon matériau de construction, voire de décoration après polissage. La presque totalité des monuments religieux bretons a été construite en granite. Le granite naturellement abondant en Bretagne est aussi utilisé pour bâtir des calvaires, des enclos paroissiaux, des chambres funéraires, certains phares. L'exploitation du granite n'y est pas récente. En effet, en -5000 avant J.-C., l'Homme utilisait le granite pour des menhirs et des dolmens !
Formation d'un chaos granitique
Un massif granitique est toujours découpé en blocs parallélépipédiques par des fissures appelées diaclases. Celles-ci forment un réseau plus ou moins dense, étant disposées selon trois directions perpendiculaires.
Ces diaclases n'existent généralement que dans la partie superficielle du massif. Elles ont cependant un rôle considérable dans la dégradation : elles permettent à l'eau de s'infiltrer et constituent des « zones de faiblesses » à partir desquelles va se réaliser la dégradation. Les eaux de pluie s'infiltrent dans les diaclases et altèrent le granite. Cette altération, qui se traduit par une désagrégation de la roche, est en fait une transformation chimique de certains minéraux du granite. Il perd ainsi sa cohésion naturelle et se transforme en sable grossier (l'arène granitique), composé de grains de quartz (inaltérables), de cristaux de feldspaths altérés, de paillettes d'argile (silicate d'alumine hydraté) et de constituants solubles. Les produits de l'altération sont entraînés à l'état solide ou dissous par les eaux de ruissellement. Il reste un chaos de blocs de granite.
Les Drus, massif du Mont-Blanc, la plus belle aiguille de granite des Alpes. © DR
Bibliographie
 C. König : cours et notes personnelles A. Foucault : Dictionnaire de géologie, éditions Masson Sur Futura-Sciences : Le granite d'Athis, Au cœur de la silice ... du wafer au silexWebmineral.com

Granite

Un gecko, ou Gekkota, est un lézard. Plus précisément, il appartient à la classe des reptiles, et fait partie de l'ordre des squamates (Squamata) qui englobe tous les lézards.
Une adhérence multisurface 
Ce lézard serait apparu voilà 50 à 60 millions d’années et, comme tous les reptiles, s'est très bien adapté à la majorité des milieux environnementaux. Si bien qu'on le retrouve dans les zones équatoriales, tropicales, les déserts, les forêts, les jungles, etc. Principalement nocturne et arboricole, le gecko doit sa particularité à ses sétules (setæ). Ce sont de microscopiques poils que ces animaux possèdent sous leurs doigts, et qui leur permettent d'escalader n'importe quelle surface. L'adhérence aux surfaces est possible grâce aux forces de Van der Waals, qui agissent entre l'extrémité des poils et les surfaces. 
Les sétules sont regroupées en lamelles adhésives, structures subdigitales et lamellaires qui rassemblent des centaines de milliers de ces poils microscopiques. © Ali Dhinojwala, University of Akron
L'anatomie du gecko
Comme les autres lézards, la peau du gecko est pourvue d'écailles et mue. Ce quadrupède ne possède pas de paupières, mais il est doté d'une très bonne vue, et est capable de distinguer les couleurs. Son ouïe est également très développée : ce reptile est capable de percevoir une large gamme de fréquences sonores. Le plus petit gecko mesure 16 mm, mais il peut atteindre jusqu'à une trentaine de centimètres.

Gecko

Les forêts tropicales rassemblent l’ensemble des forêts qui croissent dans les régions tropicales et subtropicales. 
 Cette forme de végétation est caractéristique des milieux où les températures (23°C environ) et la photopériode (proche de 12 heures) sont relativement stables. Dans ces régions cependant, les précipitations sont plus variables, aussi bien dans l’espace que dans le temps. Ce sont donc elles qui sont le principal facteur de variation des formations végétales.
Les différents types de forêts tropicales
Selon les précipitations et la température, différentes forêts tropicales se développent.
Lorsque les précipitations sont rares, ce sont les forêts tropicales épineuses qui se développent. Ces forêts sèches sont constituées essentiellement de plantes hérissées d’épines et de végétaux succulents.Quand il y a alternance d’une saison sèche et d’une saison humide, une forêt tropicale décidue occupe le terrain. Les arbres perdent alors généralement leurs feuilles lors de la saison sèche.Lorsque cette saison sèche est très réduite, comme au niveau de l’Équateur, les arbres sont sempervirents. Ils forment alors la forêt tropicale humide que l’on désigne aussi sous le terme de jungle.Localement, dans les milieux les plus frais propices à la formation des brumes, des forêts tropicales ombrophiles, appelées aussi forêts pluviales, prennent place.En d’autres lieux plus humides et aux altitudes les plus basses, des forêts inondées croissent les pieds dans l’eau : ce sont les mangroves, les ripisylves et les forêts-galeries (ripisylves dont les ramures masquent le cours d’eau).
Ces milieux sont très riches en biodiversité végétale comme animale.

Forêt tropicale

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Vu au [popupdefinition id=7783]microscope &eacute;lectronique &agrave; balayage[/popupdefinition] (MEB), l'&eacute;tonnant engrenage [popupdefinition id=17955]liant[/popupdefinition] les deux trochanters des pattes arri&egrave;re de la cigale bossue (Issus coleoptratus). &copy; Malcolm Burrows

Engrenage entre les pattes d'une cigale

Les liants utilisés en maçonnerie diffèrent de ceux entrant dans la composition des peintures et vernis. En construction, on utilise deux grandes familles de liants : aériens ou hydrauliques. Les liants des peintures et vernis sont constitués de macromolécules (polymères) d’origine naturelle ou synthétique.Les liants de maçonneriePoudreux ou pâteux, ils se distinguent par leur mode de durcissement ou de prise. Les liants aériens sont essentiellement de la chaux calcique (CL) ou dolomitique (DL). À base de roches calcaires, ils sont hydratés (éteints) après cuisson à une température avoisinant 900 °C. Ils durcissent lentement, au contact de l’air uniquement.Un mortier de chaux aérienne et de sable, pour le jointoiement ou l’enduisage, durcit toujours de l’extérieur vers l’intérieur. © BCB TradicaOn distingue plusieurs types de liants hydrauliques. Le ciment et le plâtre durcissent (se pétrifient) en réaction avec l’eau servant à homogénéiser le mélange. Selon leur composition, la prise est rapide, demi-lente ou lente. La chaux hydraulique naturelle (NHL) présente la particularité de durcir au contact de l’eau d’abord, puis de l’air.Bloc "Le saviez-vous ?"Les liants pour peintures et produits assimilésAssurant la fixation au support, le liant permet à la peinture ou au vernis de durcir par évaporation de son solvant ou par polymérisation. Les liants d’origine naturelle proviennent du règne animal (caséine, œuf, colle de peau…), minéral (argile, chaux…) ou végétal (argile, fécule de pomme de terre, gomme arabique, huile de carthame…). Les liants synthétiques sont des résines dérivées du caoutchouc, de la cellulose, des résines plastiques diluables à l’eau (acryliques, alkydes, uréthanes, vinyliques…) ou au white-spirit (glycérophtaliques, polyesters…). Une peinture ou vernis peut combiner plusieurs liants afin d’améliorer certaines caractéristiques : tendu ou durcissement du feuil, par exemple.Patine murale d’aspect soyeux associant une sous-couche acrylique blanche et une finition sablée métallisé, chacune en phase aqueuse. Un temps de séchage de huit heures est nécessaire entre les deux applications. © Maison Déco

Liant

Le microscope électronique à balayage est un microscope électronique qui permet de visualiser des objets en relief.
Technique du microscope électronique à balayage
Le microscope électronique à balayage (MEB ou SEM en anglais pour scanning electron microscopy) utilise un fin faisceau d’électrons, émis par un canon à électrons. Des lentilles électromagnétiques permettent de focaliser le faisceau d’électrons sur l’échantillon.
L’interaction entre les électrons et l’échantillon provoque la formation d’électrons secondaires de plus faible énergie. Ils sont amplifiés puis détectés et convertis en un signal électrique. Ce processus est réalisé en chaque point de l’échantillon par un balayage du microscope. L’ensemble des signaux permet de reconstruire la typographie de l’échantillon et de fournir une image en relief.
La préparation des échantillons est contraignante. Ils doivent être déshydratés puis subir un traitement pour devenir conducteur (fixation des tissus, nettoyage). L’échantillon est ensuite placé sur le porte-objet.
Utilisation du microscope électronique à balayage
Grâce au microscope électronique à balayage, il est possible de voir la surface d’objets, de bactéries, de matériaux… La grande profondeur de champ est un atout de ce microscope. La résolution (1 nanomètre) est en revanche moins bonne que celle du microscope électronique en transmission (0,1 nanomètre).

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En octobre 2013, le [popupdefinition id=13715]Giec[/popupdefinition] pr&eacute;sentait une version provisoire de son cinqui&egrave;me rapport. Il conclut avec certitude que la temp&eacute;rature globale moyenne &agrave; la surface de la [popupdefinition id=4725]Terre[/popupdefinition] (surfaces terrestres et oc&eacute;ans confondus) a augment&eacute; de 0,89 &deg;C sur la p&eacute;riode 1901-2012. Ces trois derni&egrave;res d&eacute;cennies ont &eacute;t&eacute; les plus chaudes jamais enregistr&eacute;es, avec en t&ecirc;te de liste la d&eacute;cennie 2000-2010, cela en d&eacute;pit du hiatus climatique fortement m&eacute;diatis&eacute;. Il est pratiquement certain (c'est-&agrave;-dire que la probabilit&eacute; est entre 99 et 100 %) que l'oc&eacute;an sup&eacute;rieur (de 0 &agrave; 700 m) s'est r&eacute;chauff&eacute; sur la p&eacute;riode 1971-2010. Par ailleurs, l'&eacute;l&eacute;vation moyenne du niveau des mers est, depuis la moiti&eacute; du XIXe si&egrave;cle, la plus importante de ces deux derniers mill&eacute;naires. Sur la p&eacute;riode 1901-2010, le niveau moyen global des mers a grimp&eacute; de 0,19 m. Au Svalbard, cet [popupdefinition id=9050]archipel[/popupdefinition] au-del&agrave; du [popupdefinition id=16868]cercle polaire[/popupdefinition] arctique et o&ugrave; vivent plus de 2.000 personnes (principalement sur l'&icirc;le du [popupdefinition id=10074]Spitzberg[/popupdefinition]), les &eacute;t&eacute;s se font de plus en plus chauds. &copy; Kenyai, Flickr, cc by nc nd 2.0

Le Giec confirme le réchauffement climatique

Parmi les huit planètes du Système solaire, la Terre est l’une des quatre planètes telluriques, solides, de composition (roches silicatées et fer) et de densité moyenne voisines (entre 3,9 pour Mars et 6,1 pour Mercure), la densité moyenne de notre planète étant de 5,52.
Structure du globe terrestre
La densité des roches superficielles, égale à 2,7, très différente de celle de la Terre dans son ensemble, a conduit à conjecturer une composition variant avec la profondeur. En combinant la nature surtout granitique des roches de surface, celle, surtout basaltique, des roches issues des magmas rejetés par les volcans et la composition en fer et nickel de la majorité des météorites, on en vint à l’hypothèse d’une composition en trois enveloppes emboîtées. On distingua ainsi le sial — de silice et aluminium — pour la surface, le sima — de silice et magnésium —, au-dessous, jusqu’au nife — de nickel et fer —, au centre de la Terre, en un arrangement qui rend compte de la densité globale de la planète. Au début du XXe siècle, Alfred Wegener usera de cette conception avant qu’elle n’évolue vers celle de croûte-manteau-noyau.
La sismologie allait donner une mesure de ces trois enveloppes. La discontinuité de Mohorovičić, ou Moho, vers 30 kilomètres de profondeur en moyenne, marquée par la réflexion et la réfraction des rais sismiques, constitue la frontière entre la croûte et le manteau terrestre. La discontinuité de Gutenberg, vers 2.900 km de profondeur, est la limite entre le manteau et le noyau. Toutes deux portent le nom de leur découvreur (le Croate Andrija Mohorovičić et l’Allemand Beno Gutenberg), depuis 1909 pour la première, et 1921 pour la seconde. Ultérieurement, la croûte fut divisée en une croûte supérieure et une croûte inférieure, séparées par une discontinuité de Conrad, souvent discutée, tandis qu’une graine était individualisée au centre du noyau, au-delà de 5.000 km de profondeur.
La croûte fit l’objet de précisions essentielles. D’une part, la croûte océanique est différente de la croûte continentale, comme le montra Gutenberg en 1921. La première est basaltique, la seconde granitique, du moins en moyenne. D’autre part, la croûte continentale s’épaissit sous les chaînes de montagnes en une racine qui peut atteindre 70 km d’épaisseur sous la cordillère des Andes du Pérou et de Bolivie.
Une étude plus fine des vitesses de transmission des ondes sismiques dans les parties superficielles — menée dans l’archipel des Tonga, dans le sud-ouest du Pacifique, par Jack Oliver et Bryan Isacks en 1967 — allait permettre de séparer les milieux solides des milieux visqueux, les premiers conduisant les ondes sismiques plus rapidement que les seconds. Ainsi furent distinguées la lithosphère, solide, comprenant sur 100 km d’épaisseur moyenne la croûte et le manteau supérieur, et l’asthénosphère, visqueuse, correspondant au reste du manteau. Ces distinctions, qui englobent celles de croûte et de manteau, mais avec des limites différentes, constituent les fondements de la tectonique des plaques.
Puis l’application des méthodes de sismique-réflexion à écoute longue, adaptées de la sismique pétrolière, apporta des précisions sur la structure de la croûte. On citera le programme américain Cocorp (Consortium for Continental Refraction Profiling), qui eut de nombreux équivalents, dont le programme français Écors (Étude des continents et des océans par réflexion sismique).
Enfin, les progrès accomplis dans l’étude de la propagation des ondes sismiques ont permis de distinguer dans le manteau des zones chaudes, à vitesse lente, et des zones froides, à vitesse plus rapide. Cette tomographie du manteau, en trois dimensions, a ainsi authentifié la conception des courants de convection, ascendants au niveau des rides (médio)océaniques, où remonte le matériel chaud du manteau inférieur, et descendants à la périphérie des océans, où s’enfonce la lithosphère froide. Tandis que des points chauds (hot spots), dispersés à la base du manteau, déterminent des ascendances permanentes qui sont à l’origine d’un volcanisme continu.
Vue complète de la partie éclairée de la Terre par le satellite DSCOVR. © Nasa
Composition chimique de la Terre
Le deutérium, le lithium et le béryllium terrestres ont probablement été formés dans la Galaxie par action des rayons cosmiques galactiques sur le milieu interstellaire, dans la période précédant la formation du Système solaire. De la même façon, les éléments radioactifs (par exemple l’uranium ou le thorium) ont été produits par une ou plusieurs explosions de supernovae dans la Galaxie, avant la formation du Soleil. Un certain nombre d’anomalies d’abondance s’expliquent simplement par évaporation de composés volatils au cours de la formation des planétésimaux.
L’atmosphère terrestre primitive, créée en milieu réducteur, devait essentiellement consister en méthane, ammoniac et vapeur d’eau. Sa composition actuelle résulte d’une part de la dissociation de ces molécules par le rayonnement solaire, suivie de l’évaporation de l’hydrogène et des réactions subséquentes d’oxydation, d’autre part de plusieurs milliards d’années de phénomènes biologiques (assimilation chlorophyllienne) conduisant à la production d’oxygène. Certains éléments, l’hélium notamment, proviennent simplement du broyage par érosion des roches radioactives.
Fiche signalétique
Masse (kg) : 5,976 x 1024Masse (Terre = 1) : 1Rayon équatorial (km) : 6.378,14Rayon équatorial (Terre = 1) : 1Masse volumique moyenne (g/cm3) : 5,515Satellites : 1Distance moyenne du Soleil (km) : 149.600.000Distance moyenne du Soleil (Terre = 1) : 1Période de rotation (jours) : 0,99727Période de rotation (heures) : 23,9345Période orbitale (jours) : 365,256Vitesse orbitale moyenne (km/s) : 29,79Excentricité de l’orbite : 0,0167Inclinaison de l’axe (°) : 23,45Inclinaison de l’orbite (°) : 0Vitesse d’échappement à l’équateur (km/s) : 11,18Gravité de surface à l’équateur (m/s2) : 9,78Albédo géométrique visuel : 0,37Température moyenne de surface : 15 °CPression atmosphérique (bar) : 1,013Composition en volume de l’atmosphère : azote 78 %, oxygène 21 %, autres 1 %

Terre

Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (Giec, ou IPCC en anglais) est un organisme intergouvernemental et scientifique ayant pour mission d’évaluer le changement climatique, ses effets potentiels sur l’environnement et la société, ainsi que les solutions envisageables pour y remédier.
Fondé en 1988 par l’Organisation météorologique mondiale (OMM) et le Programme des Nations Unies pour l’environnement (PNUE), le Giec a pour rôle d’établir l’état actuel des connaissances scientifiques, techniques et socio-économiques relatives aux modifications du climat. Depuis 1990, il produit des rapports d’évaluation au rythme d’un rapport tous les six ans environ où sont rassemblées ces connaissances. Le cinquième et dernier rapport à ce jour est paru en 2014.
Des rapports sur les changements climatiques pour aiguiller les décisions politiques
N’étant pas lui-même un organisme de recherche, il fait appel pour la rédaction des rapports à des experts. Ceux-ci font la synthèse rigoureuse et objective des travaux de recherche reconnus, effectués partout dans le monde et publiés dans les revues scientifiques. Pour cela, le Giec est organisé en trois groupes de travail : le premier évalue les données scientifiques sur le climat et son évolution, le deuxième enquête sur la vulnérabilité et l’adaptation des systèmes socio-économiques face aux conséquences du changement climatique, et le troisième envisage des moyens d’atténuer le changement climatique et ses effets.
Principe de fonctionnement du Giec jusqu’à la publication d’un rapport. © Giec
Ouvert à tous les pays membres de l’ONU et de l’OMM, le Giec rassemble actuellement 195 pays. Ils se réunissent une à deux fois par an lors d’une assemblée plénière, au cours de laquelle sont notamment décidés les grands axes du programme de travail du Giec. D’autre part, les rapports d’évaluation sont acceptés et adoptés pendant ces assemblées. Comme le Giec n’a pas pour objectif de dicter les politiques de ses pays membres, ces rapports doivent surtout guider leurs décisions au regard des données scientifiques, qui établissent la réalité d’un changement climatique d’origine anthropique et étudient son évolution.

Giec

On appelle cercle polaire, l’un des cinq principaux parallèles — une ligne géographique imaginaire — représentés sur les cartes de notre planète. Dans les faits, il existe deux cercles polaires, l’un au nord que l’on désigne aussi par le terme cercle arctique et l’autre au sud, que l’on nomme également cercle antarctique. Leur latitude, respectivement nord et sud, correspond à l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre par rapport à l’axe céleste (obliquité), soit quelque 66° 33’. Ainsi leur distance angulaire aux pôles est-elle identique à celle qui sépare les tropiques de l’équateur.Autre façon, plus pratique peut-être, de repérer le cercle polaire : au-delà, on peut y profiter, en été, d’au moins une journée au cours de laquelle le Soleil ne se couche pas — et inversement en hiver. Cependant, le Soleil ne se résumant pas à un point, il reste possible d’observer, au niveau de la mer, le Soleil de minuit à quelque 90 kilomètres au nord du cercle polaire antarctique ou au sud du cercle polaire arctique.À quelques kilomètres de Rovaniemi, une ville du nord de la Finlande, se trouve Napapiiri, un lieu dit traversé par le cercle polaire arctique dans lequel, dit-on, le père Noël a élu domicile. © jackmac34, Pixabay, CC0 Creative CommonsUne ligne imaginaire qui se déplaceNotez que la position exacte des cercles polaires varie légèrement au fil du temps. D’une quinzaine de mètres par an vers le nord actuellement. L’obliquité en effet n’est pas constante et suit des cycles de périodes allant de quelque 19 ans à plus de 40.000 ans.Les zones situées au-delà des cercles polaires ne sont pas des plus hospitalières. Il y règne un climat polaire, froid et rude. Peu de villes s’y sont construites. Mourmansk, en Russie, compte tout de même quelque 325.000 habitants. Mais il est à noter qu’au sud, le cercle polaire délimite quasiment l’Antarctique, un continent de l'extrême où réside quelques chercheurs.