Produire de l’hydrogène à partir d’eau de mer, c’est possible

Pour produire de l’hydrogène, l’électrolyse de l’eau apparaît comme une solution évidente. Mais l’eau pure est précieuse. Mettre au point une technologie qui permette d’employer comme base une eau de mer extrêmement abondante, serait la solution. Et c’est ce que des chercheurs américains annoncent avoir fait !

L’hydrogène est l’élément le plus abondant dans l’Univers. Pourtant, il reste rare sur Terre. Avant de pouvoir l’utiliser comme combustible vert, il faut donc produire cet hydrogène. Et c’est en théorie possible assez facilement. Un panneau solaire, des électrodes et de l’eau. C’est tout ce qu’il faut en principe pour réaliser une réaction d’électrolyse de laquelle on peut tirer de l’oxygène – du côté de l’anode – et de l’hydrogène – du côté de la cathode.

Le bémol, c’est que l’eau utilisée doit être pure. Or, l’eau pure reste précieuse et coûteuse à produire. Alors des chercheurs de l’université de Stanford (États-Unis) se sont demandé s’il pouvait être possible de réaliser l’opération à partir d’une eau de mer – contenant pourtant des ions chlorure chargés négativement et risquant de corroder l’anode – qui apparaît, elle, extrêmement abondante sur notre planète.

Production hydrogène vert

La combustion de l’hydrogène n’émet pas de dioxyde de carbone (CO2). Elle ne produit que de l’eau. Ainsi lorsque l’hydrogène est produit à partir d’une électricité renouvelable, comme sur le prototype mis au point par les chercheurs de Stanford (États-Unis), il est lui-même vert. (Source : H. Dai/Y. Kuang/M. Kenney/Université de Stanford)

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On comprend mieux la radioactivité bêta

Pourquoi au cœur des noyaux atomiques, la désintégration bêta se produit-elle à un rythme plus lent que dans le cas de neutrons libres ? Pour résoudre cette énigme vieille de quelque 50 ans, des chercheurs américains ont intégré à leurs équations, quelques effets d’interaction des plus subtils. Et leurs calculs s’accordent bien aux résultats d’expériences.

La radioactivité est un phénomène physique qui se produit au cœur des noyaux atomiques. Elle transforme les atomes et s’accompagne d’une émission de particules et d’énergie. La radioactivité bêta est celle qui donne naissance à des électrons ou à des positrons tout en transformant des neutrons en protons et inversement.

Les principes de base de cette désintégration restaient encore mystérieux. Ainsi les spécialistes s’étonnaient de voir qu’au cœur d’un noyau atomique, la désintégration bêta apparaît plus lente que lorsqu’elle touche un neutron libre. Mais une équipe du Laboratoire national Oak Ridge (États-Unis) propose aujourd’hui une réponse à cette énigme vieille de quelque 50 ans.

Radioactivité bêta

Les travaux de chercheurs américains montrent que les fortes corrélations et interactions qui existent entre deux nucléons réunis au sein d’un noyau atomique ralentissent la désintégration bêta par rapport à ce qu’il se passe lors de désintégrations de neutrons libres. (Source : Andy Sproles/Laboratoire national d’Oak Ridge, Département de l’énergie des États-Unis)

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Du métal liquide transformé en plasma pour la première fois

Le plasma est la forme de matière la plus abondante dans notre univers. Pourtant, à l’état naturel, mis à part dans les éclairs ou les aurores boréales, on en rencontre peu sur Terre. Pour l’étudier, les chercheurs en créent alors de manière artificielle. Et aujourd’hui pour la première fois, à partir d’un métal liquide !

Solide, liquide et gazeux. Ces trois états de la matière sont familiers au commun des mortels. Les scientifiques, eux, s’intéressent tout particulièrement à un autre état de la matière qui peut nous sembler un peu plus « exotique » : le plasma. Dans notre univers pourtant, la plus grande part de la matière se trouve sous cette forme. Mais ses propriétés restent encore mystérieuses.

Aujourd’hui pour la première fois, des chercheurs de l’université de Rochester (États-Unis) annoncent être parvenus à transformer un métal liquide en plasma. Ils ont ainsi pu observer la température à laquelle, dans des conditions de haute densité, il passe à l’état de plasma. Des travaux qui pourraient avoir des implications dans l’étude des étoiles et des planètes, mais qui pourraient aussi aider à atteindre, enfin, les conditions d’une fusion nucléaire contrôlée, source d’énergie alternative dont rêvent depuis longtemps les chercheurs.

Métal plasma

Des chercheurs américains sont parvenus, pour la première fois, à produire un plasma — ici, en vue d’artiste — à partir d’un métal liquide (Source : TheDigitalArtist).

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Une page manquante d’un manuscrit d’Albert Einstein refait surface

C’est un témoignage du passé d’une valeur inestimable. L’Université hébraïque de Jérusalem vient d’acquérir une centaine de pages manuscrites, rédigées par nul autre d’Albert Einstein.

Plus de 60 ans après sa mort, ses écrits refont encore surface. Il y a peu, l’Université hébraïque de Jérusalem a fait l’acquisition d’un document à la valeur inestimable : un manuscrit d’une centaine de pages, de la main d’Albert Einstein.

Au fil de ces 110 pages rédigées dans les années 40, on retrouve des séries de calculs mathématiques. Mais aussi des lettres destinées à ses collaborateurs ou des courriers personnels. Si la quasi-totalité de ces écrits était déjà connue des scientifiques et consultable sous forme de copies, la valeur de ce document original demeure inestimable.

Albert Einstein

Albert Einstein

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Et si l’on découvrait la matière noire grâce aux trous noirs et aux ondes gravitationnelles ?

Des particules de matière noire se créeraient massivement autour des trous noirs en rotation. Plusieurs mécanismes impliquent qu’elles modifieraient notamment le spectre des ondes gravitationnelles dans le cas des trous noirs binaires sur le point d’entrer en collision. La signature résultante serait accessible aux détecteurs d’ondes gravitationnelles sur Terre dans un avenir proche.

Le bilan final des analyses du rayonnement fossile par les membres de la mission Planck ont fortement consolidé le modèle cosmologique standard, de sorte qu’il est devenu encore plus difficile de douter de l’existence de la matière noire et de l’expansion accélérée de l’univers observable. Toutefois, on sait bien que cette accélération pourrait ne pas être due à l’énergie noire et qu’elle pourrait ne pas faire intervenir, pour cette raison, la nouvelle physique.

Il n’est toujours pas possible de se passer de la matière noire, notamment en utilisant son alternative dans le royaume des galaxies de Hubble, la théorie Mond, pour faire naître ces galaxies et expliquer les caractéristiques du rayonnement fossile. Mais on doit bien reconnaître que l’on va, pour le moment, de déception en déception avec les expériences menées pour chasser les particules de matière noire.

Ni le LHC ni AMS, et pas même les détecteurs enterrés comme Xenon, n’ont mis en évidence ces particules, et bien que l’on continue à les chercher avec ces instruments, les physiciens peuvent maintenant se tourner vers d’autres stratégies pour tenter de les découvrir. De nouvelles perspectives se sont en effet ouvertes avec la naissance de l’astronomie gravitationnelle et les spectaculaires succès de Ligo et Virgo couronnés par l’attribution d’un prix Nobel et de la médaille d’or du CNRS.

Trou noir & matière noire

Dans l’ergosphère d’un trou noir en rotation, les particules de matière noire se désintégrant par collision peuvent donner des photons gamma dont les énergies sont amplifiées. Cette image, issue de calculs sur ordinateur, montre un tel trou noir rayonnant en gamma. L’émission la plus intense, sur la gauche, correspond à la région du trou noir en rotation dans la direction de l’observateur. (Source : NASA/Goddard Jeremy Schnittman)

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La pression dans un proton dépasse celle au cœur d’une étoile à neutrons

Pour la première fois, et bien qu’elle soit théorique, des superordinateurs ont dressé une carte fiable de la pression à l’intérieur d’un proton, confortant certaines mesures déjà effectuées. La pression au cœur d’un proton serait bien 10 fois supérieure à celle, énorme, d’une étoile à neutrons de la masse du Soleil.

Dès 1815, le chimiste britannique William Prout avait remarqué que dans le cadre de l’hypothèse atomique pour les éléments chimiques, les atomes semblaient tous avoir une masse égale à un nombre entier de fois la masse de l’atome d’hydrogène, de sorte qu’il fut amené à conjecturer que tous les éléments étaient faits de combinaisons de cet atome. Cette idée visionnaire sera confirmée au cours des années 1910 par les travaux d’Ernest Rutherford avec notamment la découverte du noyau, ce qui conduisit le physicien néo-zélando-britannique à baptiser celui de l’atome d’hydrogène du nom de proton, d’après le neutre singulier du mot grec pour « premier », πρῶτον.

Pendant des décennies, le proton fut considéré comme une particule élémentaire mais au cours des années 1950, il était déjà clair qu’il était une distribution de charge étendue, grâce aux travaux du prix Nobel de physique Robert Hofstadter et de ses collègues. Au début des années 1960, la découverte de la théorie des quarks impliquait aussi qu’il était constitué de particules chargées plus petites, ce qui fut confirmé au début des années 1970. Là aussi, avec des expériences consistant à utiliser des faisceaux d’électrons à hautes énergies pour, en quelque sorte, éclairer l’intérieur des protons comme s’ils étaient sous un microscope. C’est aussi au début des années 1970 que la chromodynamique quantique (QCD ou quantum chromodynamics, en anglais) fut découverte, la théorie des interactions nucléaires fortes entre les protons, les neutrons et autres hadrons reposant sur l’échange de sortes de cousins des photons, des bosons appelés gluons, entre les quarks constituant ces hadrons.

Depuis lors, on cherche à préciser la structure du proton mais c’est une tâche qui s’est révélée tout sauf simple. Car, si à courte distance les quarks se comportent simplement en échangeant des gluons, il en est tout autrement à plus grande distance de sorte qu’en fait la force entre les quarks ne diminue pas mais augmente. Chercher à séparer les quarks fait donc naître tellement d’énergie sous forme de gluons, qui sont en quelque sorte rayonnés, que de nouveaux quarks se forment et se lient rapidement pour donner de nouveaux hadrons.

Proton

Proton

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La première bouteille plastique recyclée aux enzymes

Le procédé développé par la société française Carbios franchit une étape symbolique, face au défi du recyclage des plastiques et leur pollution.

C’est une première mondiale et elle est française. Carbios, une entreprise installée près de Clermont-Ferrand, dévoile ce mercredi des bouteilles fabriquées à partir d’un plastique 100 % recyclé depuis des déchets grâce à des enzymes. Ces petites protéines s’attaquent directement au PET, le polytéréphtalate d’éthylène, principal ingrédient des contenants en plastique des boissons. « Notre procédé biologique permet de déconstruire tous les types de plastiques PET usagés en leurs constituants de base, réutilisables pour la production de nouveaux plastiques vierges », explique Alain Marty, directeur scientifique de la société.

Symbolique, cette étape illustre les progrès des recherches scientifiques dans la mise au point de nouveaux procédés pour apporter des réponses aux pollutions générées par les plastiques. Ces matériaux mettent en effet des décennies voire des siècles à se dégrader totalement dans la nature ou les océans. Ce faisant, ils se fragmentent en micro-plastiques, dont l’impact environnemental et sanitaire est aujourd’hui l’objet de nombreuses études. L’enjeu est tel qu’un « pacte sur les emballages plastiques » a été signé, la semaine dernière, entre l’Etat et les industriels. Les signataires s’engagent à atteindre un taux de 60 % de ces contenants effectivement recyclés d’ici 2022.

Bouteille plastique recyclée

Une des bouteilles fabriquées par Carbios (Source : Carbios).

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