Des scientifiques français vont « chasser les éclairs » à bord d’un jet privé

Une campagne de mesures d’un mois démarre la semaine prochaine en Corse. Objectif : mieux comprendre les éclairs pour affiner les modèles de prévision des orages.

La chasse aux éclairs est bientôt ouverte. Une équipe d’une trentaine de scientifiques part la semaine prochaine en campagne en Corse à bord d’un jet privé reconverti en laboratoire volant pour traquer ces brusques décharges d’électricité, encore mal comprises, dont 90% restent concentrées dans les nuages (les 10% restant qui tombent au sol prennent alors le nom de foudre). L’avion d’affaires, un Falcon 20 modifié datant des années 80, fait partie de l’unité Safire (Service des avions français instrumentés pour la recherche en environnement). Il réalisera des mesures in situ, en se rapprochant au plus près de cellules orageuses lors de 8 sessions de vol de 3 heures réalisées sur 200 km autour de la Corse. L’avion partira de la partie haute des Cumulonimbus appelée l’enclume, en s’approchant de plus en plus du cœur de la convection : le nuage sera ainsi analysé sur trois niveaux de vol, à 10 km, 7 km puis 5 km d’altitude.

Il est équipé pour l’occasion d’un radar Rasta (dynamique et microphysique des nuages au-dessus et en dessous de l’avion), mais aussi de sondes qui mesureront la taille et la forme des cristaux de glace. Ce dispositif sera complété par l’instrument Ampera de l’ONERA qui mesure le champ électrique ambiant au sein des nuages afin de documenter les conditions d’initialisation et de propagation des éclairs. Les scientifiques utiliseront aussi différents instruments au sol comme le réseau Saetta (Suivi de l’activité électrique tridimensionnelle totale de l’atmosphère), le réseau opérationnel de détection des éclairs Météorage ou les radars opérationnels de Météo-France pour guider l’avion dans des situations orageuses d’intérêt. Le coût du projet, financé par divers organismes dont le CNES, le CNRS, Météo France, Safire et l’Université Toulouse III, est estimé entre 4 et 5 millions d’euros.

L’expédition n’est pas aussi périlleuse qu’elle en a l’air, assurent les pilotes qui promettent de rester « le plus safe possible », a précisé Thierry Perrin, responsable de l’instrumentation avion de Safire. « Même s’il faut aimer avoir une pratique du vol tordue, pour travailler chez nous ! » Les pilotes de ligne cherchent généralement plutôt à contourner les orages qu’à s’y plonger la tête la première… À bord, un technicien, trois ingénieurs et un responsable scientifique échangeront en direct données et messages avec les équipes restées sur la terre ferme.

Foudre

Seuls 10% des éclairs touchent le sol: on parle alors de foudre.

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Le spectre de l’antihydrogène révélera-t-il l’énigme de l’antimatière ?

L’expérience Alpha au CERN traque d’éventuelles différences entre les atomes d’hydrogène et d’antihydrogène, à la recherche d’une nouvelle physique et d’une solution à l’énigme de l’antimatière en cosmologie. Les physiciens ont réussi à observer l’équivalent de la raie Lyman-α de l’hydrogène… mais toujours pas de révolution en vue.

En 1928, cherchant une version relativiste de l’équation de Schrödinger décrivant un électron (à ne pas confondre avec une version relativiste de l’équation de Schrödinger qui est un problème beaucoup plus général), le physicien Paul Dirac découvre sa célèbre équation. Comme il le dira lui-même, elle était « plus intelligente » que lui car sa formulation mathématique fournissait automatiquement, et de façon totalement inattendue, non seulement le moment cinétique intrinsèque des électrons, leur spin, mais aussi leur moment magnétique.

Le plus spectaculaire, mais aussi le plus troublant, pour Dirac et ses collègues de la fin des années 1930 était l’existence de solutions de ces équations avec des énergies négatives, en raison de l’apparition d’une racine carrée pour l’énergie. On ne pouvait pas vraiment écarter ces solutions sur la base qu’elles ne devaient pas être physiques, ce qui conduisit finalement Dirac à postuler l’existence de ce que nous appelons aujourd’hui l’antimatière. Ces découvertes en cascade sont une des plus belles preuves qu’au moins, jusqu’à un certain point, le monde est construit sur des bases mathématiques que nous découvrons, n’inventons pas, et qui nous permettent d’anticiper l’existence de lois et d’objets, presque complètement a priori (une thèse multimillénaire défendue vigoureusement de nos jours par Max Tegmark).

L’équation de Dirac allait cependant conduire à une énigme de cosmologie. Une des bases de la théorie quantique des champs de particules. Elle implique qu’à toute particule chargée doit correspondre une autre particule ayant, pour autant qu’on le sache, en espace-temps plat les mêmes propriétés de masse, de spin et de charge électrique, à ceci près qu’elle doit être de signe opposé. Nous savons effectivement qu’il existe des anti-électrons, les positrons et même des antinucléons (un cas un peu compliqué par le fait qu’antiprotons et antineutrons ne sont pas des particules vraiment élémentaires), etc. Or, au moment du Big Bang, autant de particules de matière que d’antimatière ont été formées, théoriquement, alors que nous observons une asymétrie très nette dans l’univers observable.

Expérience Alpha CERN

Expérience ALPHA auprès du Décélérateur d’antiprotons (AD) du CERN (Source : CERN).

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Le boson de Higgs pris en flagrant délit de désintégration

Six ans après la découverte du boson de Higgs, des physiciens ont annoncé mardi avoir enfin observé la désintégration de cette particule fondamentale, qui donne leur masse à nombre d’autres particules, en une paire de petites particules, les « quarks bottom ». Ce résultat a été obtenu au grand collisionneur de particules LHC du CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire), basé à Genève.

La découverte expérimentale en 2012 du boson de Higgs, prédit dès 1964, a été récompensée par l’attribution du prix Nobel de physique à François Englert (Belgique) et Peter Higgs (Grande-Bretagne) l’année suivante. Le boson de Higgs est considéré comme la clef de voûte du Modèle standard de la physique des particules, qui définit la structure fondamentale de la matière.

Ce modèle théorique, élaboré dans la deuxième moitié du XXè siècle, prédit notamment que dans 60% des cas, le boson de Higgs se décompose en une paire de quarks bottom (ou quarks b). Les quarks sont aussi des particules fondamentales. Il en existe de six sortes. Notamment le plus lourd, le quark top (quark t), suivi du quark bottom, qui vient en deuxième position par sa masse.

Il était « crucial de confirmer ou d’infirmer cette prédiction » du Modèle standard sur la désintégration du boson de Higgs en quarks b, souligne le CERN dans un communiqué. Après des années d’efforts, les collaborations scientifiques ATLAS et CMS du CERN sont parvenues à saisir cette « insaisissable désintégration » du boson de Higgs en une paire de quark b. « Ce résultat est indubitablement une confirmation du Modèle standard et un triomphe pour nos équipes d’analystes », considère Karl Jakobs, porte-parole de l’expérience ATLAS. Mais au départ, « nous avions des doutes sur notre capacité à observer cette désintégration », reconnaît-il.

LHC CERN

Le LHC, le plus puissant collisionneur de particules jamais réalisé par l’Homme (Source : CERN).

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Les ampoules halogènes c’est fini, place aux LED

Interdites à la vente dans quelques jours en Europe car trop gourmandes en électricité, les ampoules halogènes vont laisser le champ libre aux LED (diodes électroluminescentes) qui ont déjà conquis une large part du marché.

Six ans après la fin des lampes à incandescence, la quasi-totalité des lampes halogènes seront indisponibles à partir du 1er septembre 2018, même si les stocks chez les distributeurs pourront être écoulés. Deux modèles d’halogènes (R7 et G8) bénéficieront en outre d’une exemption. Cette mise hors la loi va consacrer l’hégémonie des LED, dont le taux d’équipement a déjà « explosé », résume Sébastien Flet Reitz, porte-parole du Syndicat français de l’éclairage: « on a vu apparaître les lampes LED, et petit à petit la place dans les rayons dédiée aux lampes halogènes se réduisait ».

Des prix en baisse et des performances améliorées en qualité d’éclairage, pour une durée de vie nettement plus longue que leurs concurrentes et une consommation électrique réduite, ont permis à ces lampes de s’installer dans les habitations. « La LED est un composant récent pour l’éclairage, qui évolue très vite. On est parti de loin et on s’est rapproché des habitudes des consommateurs », assure M. Flet Reitz. La durée d’une lampe LED est communément estimée à 15.000 heures, mais elle peut aller jusqu’à 40.000 heures selon l’Ademe, l’agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie. Les halogènes sont données pour 2.000 heures et les fluocompactes 8.000.

Une lampe LED est « rentabilisée en moins d’un an », résume Bruno Lafitte, expert en éclairage à l’Ademe. « Les ampoules LED sont d’ores et déjà à privilégier pour l’éclairage domestique », a indiqué l’Ademe dans un avis publié l’an dernier. Selon l’agence, les LED ont aujourd’hui une efficacité énergétique supérieure d’un tiers à celle des fluocompactes, qui restent en vente. Cette tendance de fond a poussé les fabricants à intensifier leurs efforts sur les LED, à l’image du groupe Ledvance (issu d’Osram) désormais entièrement orienté vers l’éclairage LED.

Ampoules halogènes

Bientôt interdites à la vente en Europe, les ampoules halogènes vont laisser la place aux LED (Source : AFP).

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Incroyable : un écran Oled flexible d’à peine 0,01 mm d’épaisseur

Royole, une start-up américaine, fait une incursion remarquée sur le créneau des écrans flexibles avec une dalle OLED si fine qu’elle flotte au vent comme un drapeau.

Lorsque l’on parle d’écran flexible, les noms de Samsung et LG reviennent invariablement. Ces deux géants coréens travaillent depuis des années sur cette technologie en nous promettant notamment l’arrivée de smartphones à écrans totalement pliables qui restent pour le moment bien mystérieux. Le prochain salon IFA, qui se tiendra à Berlin en fin de semaine, pourrait être l’occasion d’une belle surprise, mais pas forcément là où on l’imagine.

Royole, une jeune pousse née il y a six ans et jusqu’ici plutôt discrète, compte profiter de cet évènement majeur de la high-tech pour dévoiler un smartphone doté de son écran OLED pliable ultrafin. Le mobile n’a pas encore été dévoilé, mais l’écran existe bel et bien. Royole en a débuté la production de masse en juin dernier dans son usine de Shenzen (Chine).

OLED Royole

L’écran OLED pliable et ultrafin de Royole est déjà intégré dans des vêtements connectés (Source : Royole Corporation).

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Formation du Système solaire : du quartz découvert pour la première fois dans une météorite

Le quartz est un minéral banal sur Terre mais, curieusement, on ne l’avait jamais trouvé dans des météorites, pourtant reflet du matériau à l’origine des planètes rocheuses du Système solaire. C’est chose faite avec la météorite Yamato-793261 qui nous renseigne donc sur la cosmogonie planétaire.

La théorie de la formation des planètes n’est pas qu’un problème de mécanique céleste, d’astrophysique des fluides et des plasmas, de théorie du transfert du rayonnement. C’est aussi un problème de chimie, de cosmochimie même, tant la naissance du Système solaire et sa composition chimique est le reflet du Big Bang et de l’histoire de la Voie lactée.

Cette chimie planétaire, on l’a d’abord construite et contrainte par la géochimie bien terrestre et les débuts de la spectroscopie stellaire au XIXe siècle, puis par les progrès rapides dans l’étude des météorites au cours du XXe siècle. Ces roches sont la mémoire du Système solaire qui nous est le plus facilement accessible, et de loin, si l’on pense à rapporter sur Terre des échantillons lunaires, martiens et bien sûr des astéroïdes et des comètes, même si des études in situ par des sondes sont possibles.

Les cosmochimistes se nourrissent aussi aujourd’hui des données spectrales concernant la composition des disques protoplanétaires. Des télescopes en orbite comme Spitzer (dont le samedi 25 août 2018 correspond aux 15 ans de ses bons et loyaux services dans l’espace) ou encore Herschel, ont permis de détecter des minéraux bien connus sur Terre comme la forstérite ou l’olivine. Curieusement, alors que l’on avait déjà trouvé des traces d’un autre minéral très connu, à savoir le quartz de formule chimique SiO2 dans les spectres infrarouges des disques protoplanétaires entourant les jeunes étoiles T-Tauri ou dans ceux de la matière autour des étoiles en fin de vie sur la branche asymptotique des géantes, personne n’avait encore trouvé du quartz dans des météorites.

Formation planète

Formation de planète (Source : NASA/JPL-Caltech/SSC).

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La magnésite, ce minéral qui pourrait aider à réduire la quantité de CO2 dans l’atmosphère

Un minéral produit en laboratoire pourrait devenir un allié de taille dans la lutte contre le réchauffement climatique et les gaz à effet de serre. Son nom : la magnésite.

Pour la première fois, les chercheurs ont mis au point une méthode pour produire de la magnésite rapidement et efficacement en laboratoire. Ce minéral possède une propriété pour le moins intéressante : le captage-stockage du dioxyde de carbone (CO2). À une époque où les concentrations de CO2 atmosphériques mettent en péril l’avenir de la planète et de l’humanité, il pourrait constituer un allié de taille dans la lutte contre le réchauffement climatique.

La magnésite est l’un des éléments centraux de la carbonatation minérale. Celle-ci consiste en une réaction entre le CO2 et des roches silicatées contenant du calcium ou du magnésium. Cette réaction entraîne la formation de carbonates inorganiques, géologiquement stables et inoffensifs pour l’environnement, comme le calcite et la magnésite. Ce processus permet de piéger et stocker le CO2 sous une forme inerte, solide et peu ou pas réactive avec l’atmosphère.

Pour l’instant, la production de magnésite à l’échelle industrielle est encore un rêve lointain. Toutefois, une nouvelle étude présentée à la Goldschmidt conference, à Boston, annonce la découverte des mécanismes fondamentaux de la production de magnésite en laboratoire, suggérant qu’il est possible de former le minéral à une température assurant un rendement énergétique supérieur.

Mgnésite

La magnésite est une espèce minérale composée de carbonate de magnésium (Source : R. Lavinsky).

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