Énergie solaire : nos fenêtres produiront bientôt de l’électricité

Le silicium utilisé pour fabriquer les cellules solaires photovoltaïques conventionnelles est opaque. D’où les difficultés rencontrées par les chercheurs à produire des cellules transparentes qui pourraient s’appliquer aux fenêtres de nos maisons. Mais des physiciens avancent aujourd’hui une idée aussi nouvelle que simple. Et si l’on perçait simplement des trous dans les cellules.

Des cellules solaires transparentes, ça existe déjà. Cependant, leur efficacité reste limitée. Elle dépasse rarement les 3 à 4 %. Et utilisées pour fabriquer des fenêtres, elles auraient tendance à teinter les intérieurs de nos maisons de rouge. Mais des chercheurs de l’université nationale des sciences et des technologies d’Ulsan (Unist), en Corée du Sud, pourraient bien avoir trouvé une solution originale et économique au problème.

À l’heure actuelle, les panneaux solaires à base de silicium cristallin sont les plus efficaces du marché. Ceux qui jouissent de la meilleure stabilité aussi. Alors les physiciens de l’Unist, en quête d’une technologie de production photovoltaïque transparente, se sont concentrés sur ces panneaux-là. « Une idée folle », commente Kwanyong Seo, chercheur, dans un communiqué. Pourquoi ? Tout simplement parce que le silicium cristallin… n’est pas transparent !

Cellules solaires transparentes fenêtres

Des chercheurs de l’université nationale des sciences et des technologies d’Ulsan (Unist), en Corée du Sud, imaginent fabriquer des fenêtres à partir de cellules solaires photovoltaïques transparentes. Des fenêtres essentiellement destinées aux immeubles.

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Matière noire : Hubble apporte de nouveaux éléments en faveur de son existence

Le modèle cosmologique standard prédisait l’existence de petits grumeaux de matière noire qui avaient jusqu’ici échappé aux observations. Hubble vient de faire leur découverte en mobilisant l’effet de lentille gravitationnelle. Le scénario avec matière noire froide en sort renforcé et celui avec matière noire tiède affaibli.

On va fêter dans quelques mois les 30 ans de la mise en orbite du télescope spatial Hubble. Sa capacité à nous surprendre et à faire des découvertes ne semble pas avoir pris une ride si l’on en croit la déclaration de l’astronome Tommaso Treu de l’Université de Californie à Los Angeles (Ucla) qui a utilisé ce vénérable instrument avec ses collègues : « Nous avons fait subir un test d’observation très convaincant au modèle de la matière noire froide et il le passe avec brio ! ». Voilà de quoi redonner courage aux physiciens qui traquent sans succès depuis quelques décennies, avec des accélérateurs comme le LHC ou des détecteurs comme AMS, les particules exotiques qui doivent composer la matière noire (dark matter, en anglais). Ce résultat doit certainement intéresser le prix Nobel de physique James Peebles puisqu’il est un des principaux pionniers du modèle cosmologique standard avec matière et énergie noires.

Comme Tommaso Treu l’explique avec ses collègues états-uniens dans un article en accès libre sur arXiv, ils ont pour cela utilisé l’effet de lentille gravitationnelle de la théorie de la relativité générale d’Einstein que Hubble a observé, associé à plusieurs galaxies situées à environ deux milliards d’années-lumière de la Voie lactée. Non seulement il en a résulté une confirmation supplémentaire du modèle de la matière noire froide (cold dark matter, en anglais), mais une de ses alternatives fréquemment proposée, le modèle de la matière noire tiède (warm dark matter, en anglais) en sort défavorisé. Les astrophysiciens auraient en effet découvert des petits grumeaux de matière noire prédits depuis longtemps qui auraient échappé aux observations parce qu’ils ne contiendraient finalement pas autant d’étoiles qu’on ne le pensait.

Les masses associées aux galaxies dans la découverte, aujourd’hui exposée, déviaient des rayons lumineux produits par des quasars en arrière-plan et situés eux à 10 milliards d’années-lumière de notre Galaxie comme le montre le schéma ci-dessous. Il en résulte un effet de loupe grossissant, d’autant plus grand que ces masses sont importantes ainsi qu’une démultiplication des images des quasars, ces galaxies extrêmement lumineuses en raison des quantités de matières très importantes qui s’échauffent en tombant sur les trous noirs supermassifs en leur cœur. On peut donc de cette manière non seulement former des images d’astres trop lointains pour des observations directes avec des télescopes mais aussi mettre en évidence la présence de masses qui sont très peu lumineuses, voire pas du tout (les particules de matière noire ne doivent pas pouvoir émettre de lumière ou presque pas car n’étant pas chargées ou si peu), et qui se signalent par leur champ de gravitation via l’effet de lentille gravitationnelle théorisé par Einstein en 1936.

Galaxie UGC 2885

La Galaxie UGC 2885 est peut-être la plus grande de l’univers local. Elle est 2,5 fois plus large que notre Voie lactée et contient 10 fois plus d’étoiles. Cette galaxie est à 232 millions d’années-lumière, située dans la constellation nord de Persée. L’image a été prise par Hubble. (Source : NASA/ESA/B. Holwerda)

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Un étudiant résout une énigme physique vieille de 100 ans

Un étudiant tunisien de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, en Suisse, a résolu un mystère de physique vieux de 100 ans. Sa recherche dévoile les mécanismes à l’œuvre lorsqu’une bulle de gaz reste collée aux parois d’un tube vertical étroit.

Voilà un étudiant qui commence sa jeune carrière en trombe ! Wassim Dhaouadi, en Licence au sein du Laboratoire de mécanique des interfaces souples (EMSI) de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), en Suisse, a résolu un mystère de physique vieux de 100 ans. Sa recherche, publiée dans Physical Review Fluids, dévoile les mécanismes à l’œuvre lorsqu’une bulle de gaz reste collée aux parois d’un tube vertical étroit. Un formidable succès pour cet étudiant qui avait rejoint récemment le laboratoire en tant qu’assistant de recherche, puis continué sa recherche sur une base purement volontaire. « Il a principalement participé à cette recherche par intérêt, et cela a débouché sur une publication qui résout un puzzle vieux d’un siècle », se réjouit dans un communiqué John Kolinski, qui a supervisé l’étudiant au sein de l’EMSI.

Nous avons tous pu observer, dans un verre d’eau, les bulles d’air se diriger naturellement vers la surface du liquide. Ce phénomène est facile à expliquer avec les lois de la physique classique. Cependant, ces mêmes lois n’expliquent pas pourquoi une bulle placée dans un tube étroit de quelques millimètres de diamètre ne parvient plus à monter, mais reste coincée et immobile (voir image ci-dessous). Ce phénomène étrange, mis en évidence il y a près d’un siècle, demeurait jusqu’ici obscur pour les physiciens. En principe, cette bulle ne devrait pas rencontrer de résistance, et continuer son ascension, à moins que le fluide ne soit en mouvement.

« Il y a près de 60 ans, le scientifique Francis Bretherton a tenté d’expliqué ce phénomène en s’attaquant à la forme de la bulle, explique l’EPFL dans un communiqué. D’autres théoriciens ont avancé que la raison pour laquelle la bulle ne montait était la présence d’un film de liquide ultra-fin, présent entre la bulle et le tube. Or aucune de ces théories n’expliquait les mécanismes en jeu de façon complète. »

John Kolinski & Wassim Dhaouadi

John Kolinski et Wassim Dhaouadi (Source : EPFL).

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Cinquième force : toujours aucune preuve de son existence

Comme en 2016, des physiciens (les mêmes) pensent avoir repéré une « cinquième force » qui viendrait s’ajouter aux quatre que la science reconnaît aujourd’hui. Il ne s’agit pour le moment que d’un article déposé sur arXiv, sans vérification par des groupes indépendants. On peut toujours avancer les mêmes raisons de ne pas prendre cette annonce au sérieux.

Ces derniers mois, on constate une augmentation inquiétante des annonces de découvertes fracassantes dans les médias, découvertes qui ne reposent en réalité sur rien ou presque. Il y a eu l’annonce complètement intenable d’une soi-disante découverte par la Nasa d’un moteur révolutionnaire. Il ne s’agissait que de la mise en ligne sur un site, lié à la Nasa, d’un article d’un de ses ingénieurs qui ne comprenait visiblement pas que la théorie de la relativité restreinte qu’il utilisait impliquait nécessairement la conservation de la quantité de mouvement, loi de conservation dont à ce jour il n’existe aucune réfutation par des expériences. L’ingénieur ne comprenait pas qu’il ne pouvait logiquement pas affirmer que ses calculs, basés sur la théorie de la relativité restreinte, impliquaient un nouveau moteur qui violait la conservation de la loi de mouvement alors que la théorie d’Einstein implique clairement le contraire.

En résumé, il n’existait aucune publication officielle de la Nasa, aucune validation par un processus normal avec autorisation de publication dans un journal sérieux, aucune cohérence dans la dérivation du principe du moteur révolutionnaire, et pire, aucune preuve expérimentale de violation de la loi de la conservation de la quantité de mouvement. Aucune publicité n’aurait dû être faite dans les médias à ce sujet.

Sans atteindre le même niveau dans l’inacceptable, on ne peut qu’être agacé par le buzz à nouveau lancé dans les médias concernant les annonces de la découverte d’une cinquième force ou laissant entendre qu’on l’a peut-être fait. Il prend racine dans un travail même pas publié et seulement déposé sur arXiv, tout récemment, par une équipe de chercheurs dont plusieurs avaient déjà fait une annonce similaire dans un article, qui à l’époque par contre avait déjà suivi le processus canonique d’évaluation avant le départ du buzz à son sujet.

Cinquième force

Les tentatives pour mettre en évidence une « cinquième force » sont nombreuses depuis quelques décennies…

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Des miroirs solaires pour un record de température

Les scientifiques de la startup Heliogen ont imaginé une nouvelle façon d’exploiter l’énergie solaire.

La jeune start-up Heliogen, soutenue par Bill Gates en personne, a imaginé un nouveau processus qui permettrait de réduire l’empreinte écologique des entreprises dans divers processus industriels.

Cette avancée consiste en un dispositif composé de nombreux miroirs qui réceptionnent la lumière du soleil et la concentrent en un point unique jusqu’à atteindre les 1.000 °C. Jusqu’ici, le dispositif de Heliogen n’a rien d’innovant. Concentrer le faisceau lumineux du soleil afin de produire de la chaleur n’est pas nouveau. En revanche, la température atteinte, l’est. En effet, grâce à ce dispositif, la start-up a réussi à générer suffisamment de chaleur pour la production de ciment, acier et autres procédés industriels.

Heliogen

Des scientifiques ont découvert une nouvelle source d’énergie.

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Trou noir : de violents flashs observés en détail pour la première fois

Grâce à des instruments ultramodernes, des astronomes ont recueilli des données très précises sur les violents flashs émis par un trou noir en expansion. Ils nous proposent aujourd’hui un film qui détaille le phénomène à un niveau jamais vu auparavant. De quoi mieux comprendre ce qui se joue dans l’environnement immédiat de ces étonnants objets.

Un trou noir se nourrit des étoiles proches de lui. C’est alors comme s’il siphonnait les gaz de ces étoiles qui alimentent alors un disque d’accrétion. Un disque qui, sous l’effet combiné des forces magnétiques et gravitationnelles, chauffe à des millions de degrés et peut alors émettre des flashs de rayonnements. Et ce sont ces flashs que des astronomes ont étudiés avec une précision sans précédent grâce à l’instrument HiPERCAM situé sur le Gran Telescopio Canarias (visible) et à l’observatoire Nicer de la NASA installé à bord de la Station spatiale internationale (rayons X).

L’équipe dirigée par des chercheurs de l’université de Southampton (Royaume-Uni) a travaillé sur le trou noir baptisé Maxi J1820+070 qui a connu un épisode d’accrétion rapide en mars 2018. Maxi J1820+070 se trouve à quelque 10.000 années-lumière de nous, dans notre Voie lactée. Sa masse est d’environ 7 fois celle du Soleil, mais son volume, inférieur à celui de la ville de Londres.

Flash trou noir

Sur cette vue d’artiste, on visualise bien le trou noir se nourrissant d’une étoile voisine en entraînant sa matière vers son disque d’accrétion. En se rapprochant du cœur du trou noir, une partie de cette matière est éjectée dans des flashs qui s’étendent au-dessus et en dessous du disque. (Source : John Paice/Université de Southampton)

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Du CO2 capturé et transformé en matière première

Depuis plusieurs mois, les initiatives des chercheurs pour mettre au point un matériau capable de capturer efficacement le CO2, puis le convertir en matière première, se multiplient. La dernière en date nous vient du Japon. Grâce à un matériau poreux structuré en hélice, ses inventeurs annoncent atteindre une efficacité record.

Depuis quelques années, notre consommation de combustibles fossiles a explosé, émettant vers l’atmosphère toujours plus de dioxyde de carbone (CO2). Un gaz — parmi d’autres — responsable du réchauffement de notre Planète observé par les scientifiques. Et l’une des solutions imaginées passe par la capture de ce CO2. Malheureusement, la faible réactivité du gaz rend l’opération délicate.

Mais des chercheurs de l’université de Kyoto (Japon) proposent aujourd’hui une nouvelle solution. « Nous avons conçu un matériau poreux qui présente une grande affinité avec le CO2 et qui permet, après capture, de le convertir efficacement en matière première utile à l’industrie », assure Ken-ichi Otake, chimiste.

Emissions de CO2 Lire la suite