Représentation mathématique de l'espace et du temps

En physique, l'espace-temps est une représentation mathématique de l'espace et du temps comme deux notions inséparables et s'influençant l'une l'autre. Cette conception de l'espace et du temps est l'un des grands bouleversements survenus au début du XXe siècle dans le domaine de la physique, mais aussi pour la philosophie. Elle est apparue avec la relativité restreinte et sa représentation géométrique qu'est l'espace de Minkowski ; son importance a été renforcée par la relativité générale.

L'espace-temps comporte quatre dimensions : trois pour l'espace, x, y, et z, et une pour le temps, t multiplié par la constante c (célérité de la lumière dans le vide). Un évènement se positionne dans le temps et l'espace par ses 4 coordonnées qui dépendent du référentiel. Le temps n'est pas le même suivant le référentiel dans lequel on le mesure, de même pour l'espace : la longueur d'un objet peut être différente selon le référentiel de mesure. Dans l'état actuel des connaissances, seul l'espace-temps comme concept unifié, est invariant quel que soit le référentiel choisi, tandis que ses composantes d'espace et temps en sont des aspects qui dépendent référentiel. Ce qui unifie espace et temps dans une même équation, c'est que la mesure du temps peut être transformée en mesure de distance (en multipliant t, exprimé en unités de temps, par c), et t peut donc de ce fait, être associé aux trois autres coordonnées de distance dans une équation où toutes les mesures sont en unités de distance. On peut dire que le temps, c'est de l'espace. La culture inca ne distingue pas l'espace et le temps ; l'espace-temps est appelé « pacha », en quechua.

Source : fr.wikipedia.org

Le mystère de la matière noire

La matière noire est une mystérieuse composante matérielle probablement constituée de particules élémentaires mais en aucun cas de matière normale, c'est-à-dire de protons, neutrons et électrons, et que l’on suppose répartie dans tout l’univers observable. Sans charge électrique et n’interagissant que très faiblement avec la matière normale, elle se signale par son attraction gravitationnelle.


Percer les mystères de l'univers sombre par AstrophysiqueTV
On a de nombreuses preuves concordantes de la présence de la matière noire, que ce soit au niveau des galaxies, des amas de galaxies mais également en ce qui concerne la naissance des galaxies via le rayonnement fossile. Ces preuves sont toutefois indirectes. On aimerait pouvoir fabriquer ces particules non baryoniques en accélérateur, les détecter avec des expériences.

Source : futura-sciences.com

Idée déconcertante pour les non-mathématiciens

L’idée qu’il puisse exister un lien profond entre l’activité d’un mathématicien et celle d’un artiste est généralement déconcertante pour les non-mathématiciens. Nombreux sont ceux qui ne retiennent des mathématiques que l’idée d’une pratique technique et aride, où le raisonnement logique domine. Cela semble n’avoir rien en commun avec l’émotion, la créativité et la beauté, toutes choses que le poète, le musicien, le peintre ou d’autres artistes mettent en avant quand ils parlent de leurs travaux.


Pourtant, les mathématiciens témoignent d’expériences émotionnelles intenses parfaitement comparables à celles qu’éprouve un artiste. Le besoin de faire des mathématiques, la fascination esthétique qu’elles engendrent, qu’elles soient pures ou appliquées aux sciences comme la physique théorique, sont aussi impérieux et irrésistibles que ceux à l’origine des œuvres d’artistes comme Hölderlin, Léonard de Vinci ou Bach.

Source : futura-sciences.com

Flexible, léger, ultrarésistant, transparent, excellent conducteur

Obtenu à partir du graphite et se présentant en feuillet d'une seule épaisseur d'atomes de carbone organisés en nid d'abeille, le graphène a une épaisseur inférieure au nanomètre (millionième de millimètre). Flexible, léger, ultrarésistant, transparent et excellent conducteur de l'électricité, il pourrait bientôt révolutionner les appareils électroniques, être intégré à des écrans souples, améliorer les performances des composites en aéronautique, servir de capteur en recherche biomédicale.

Ces graphènes pourraient se substituer dans les téléviseurs aux oxydes métalliques toxiques utilisés comme électrodes. Le Coréen Samsung "sait déjà en produire un mètre par seconde en 60 cm de large et pourrait très rapidement arriver sur le marché", rapporte M. Dujardin, directeur de recherche des Nanosciences Group au CNRS. Le Finlandais Nokia développe des prototypes d'écrans souples pour téléphones portables intégrant le graphène.

Pour en savoir plus, on peut lire l'article publié sur le site de France 3 à l'occasion du colloque Graphène 2014 de Toulouse.

Quelle est donc cette mystérieuse particule ?

Quelle est donc cette mystérieuse particule, ce boson de Higgs et pourquoi était-ce si important de la découvrir ?

Michel Spiro: Cette particule affiche une masse, que nous exprimons en milliards d’électronvolts car masse et énergie se confondent, vers 125 Gev (Giga electronvolts). Nous avons mis si longtemps à la découvrir, plus de 40 ans après son «invention théorique», parce qu’il fallait pour y parvenir construire une machine assez puissante, et seul le LHC, un collisionneur de protons de 27 kilomètres de circonférence pouvait répondre à cette exigence. Le boson de Higgs constituait le chaînon manquant - la seule particule encore non détectée - du Modèle Standard qui permet de décrire et comprendre le monde qui nous entoure, du moins pour ce qui concerne les particules élémentaires. En outre, il y joue un rôle déterminant, puisque c’est le champ de Higgs et ce boson qui sont censés «donner» leur masse aux particules de matière, tandis que les photons, les particules de la «lumière» - l’ensemble du rayonnement électromagnétique - en sont dépourvues.

Pour en savoir plus, on peut lire l'article publié sur le site sciences.blogs.liberation.fr

La divine particule

Selon François Corriveau, physicien de l'Université McGill, «Sans le boson de Higgs, le Modèle standard ne peut pas expliquer que les particules élémentaires aient une masse» et pour cette raison, certains physiciens la surnomment «particule divine».

Peter Ware Higgs, physicien britannique, est connu pour avoir proposé, dans les années 1960, une rupture de symétrie dans la théorie des particules, concernant la force électrofaible, expliquant notamment l'origine de la masse des particules élémentaires, et plus particulièrement les bosons W et Z. Ce mécanisme, appelé mécanisme de Higgs, prédit l'existence d'une nouvelle particule, appelée par commodité le boson de Higgs, ou plus précisément le boson scalaire massif. Bien qu'elle n'ait encore jamais été détectée, on reconnaît le mécanisme de Higgs comme une partie importante du modèle standard des particules.

L'existence du boson de Higgs pourrait avoir été confirmée par des expériences au Grand collisionneur de hadrons du CERN. Cette semaine, on parlé de ces expériences dans les médias car le boson de Higgs a été identifié par deux détecteurs différents du LHC à peu près à la même masse. Mais Il faudra attendre des données supplémentaires en 2012 pour avoir un niveau de confiance statistique adéquat.

Le boson de Higgs serait ainsi 250 millions de fois plus lourd qu'un électron. Le boson de Higgs est plus difficile à détecter car il se désintègre très rapidement. C'est une particule très instable. Le boson de Higgs ne «vit» qu'un dix-millième de milliardième de milliardième de seconde avant de se désintégrer.

Pour en savoir plus, on peut consulter l'article publié sur le site canadien cyberpresse.ca

Plus rapide que la lumière

En 1905, Albert Einstein énonçait la théorie de la relativité restreinte, expliquant que rien ne pouvait dépasser la vitesse de la lumière dans le vide, 299 792 458 m/s.

Mais aujourd’hui, au terme de trois années de mesures et d’analyses, l’expérience internationale OPERA fait état d’un résultat surprenant : les neutrinos, particules élémentaires dotées d’une faible masse peuvent dépasser la vitesse de la lumière.

Après un parcours de 730 km, les neutrinos franchissent la ligne d’arrivée avec une petite, mais significative, avance. Les chercheurs estiment que sur le même parcours, dans le vide, la lumière arriverait quelques 60 nanosecondes derrière les neutrinos, soit 20 mètres de retard sur les 730km.

“Nous avons mis un dispositif entre le CERN et le Gran Sasso en Italie nous permettant de mesurer la distance entre les deux sites à 20 centimètres près. La précision de la synchronisation se déroule à la nanoseconde. Si ces mesures présentent de faibles incertitudes, nous sommes confiants envers les statistiques des résultats”, explique Dario Autiero, chercheur du CNRS à l‘institut de la physique nucléaire de Lyon.

Des résultats inattendus et inexplicables, affirme Antonio Ereditato, porte parole de l’expérience OPERA. Car rien ne permet d’expliquer pourquoi les 15 000 neutrinos observés sont en excès de vitesse. Jusqu’ici la vitesse de la lumière a toujours été considérée comme une limite infranchissable. Et pourtant, la récente découverte ouvre de nouvelles perspectives théoriques.

Pour en savoir plus, on peut consulter le site nationalgeographic.fr

Les tout premiers instants de l'Univers

Le LHC (Large Hadron Collider) du CERN a réalisé les objectifs fixés pour 2010 et a débuté une nouvelle phase d'activité dans laquelle les scientifiques explorent la matière qui est apparue juste après le Big Bang. Le LHC sera exploité avec des ions plomb jusqu'au 6 décembre. Cette phase de l'expérience ALICE, l'une des quatre expériences menées au LHC, implique la collision d'ions plomb à des vitesses record dans le but de recréer les conditions qui existaient dans les tout premiers instants de l'Univers.

Les premières collisions entre ions plomb ont déjà commencé. Selon le Dr David Evans de l'université de Birmingham, les collisions ont reconstitué des mini Big Bang et ont généré des températures et densités encore jamais obtenues. En effet, ce processus a généré des boules de feu subatomiques chaudes et denses de températures de plus de 10 milliards de degrés, ce qui est un million de fois supérieur à la température du centre du Soleil. A ces températures, même les neutrons et protons, qui constituent le noyau des atomes, fondent pour produire une soupe dense et brûlante de quarks et de gluons appelée plasma de quark-gluon. En étudiant ce plasma, les physiciens espèrent mieux comprendre l'interaction forte, l'une des quatre forces fondamentales de la nature. L'interaction forte lie les noyaux atomiques entre eux et est responsable de 98% de leur masse.

Pour en savoir plus, on peut consulter le site lhc-france.fr

La leçon de physique du professeur poireau.

Une manière amusante de parler d'un sujet sérieux : la constitution de la matière et la constante de Planck

 

la leçon du professeur poireau
envoyé par venitien94. - Regardez plus de vidéos de science.

Le LHC et la recherche de la matière noire

Le LHC (Large Hadron Collider) est la machine la plus complexe conçue et réalisée dans toute l’histoire de l’humanité. Le LHC va recréer les conditions de la naissance de l’Univers et partir à la recherche de la mystérieuse matière noire et peut-être nous révéler un monde avec des dimensions spatiales supplémentaires.

Large Hadron Collider
envoyé par einstein-rosen-podolsky

Pour en savoir plus, consulter le site futura-sciences