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COVID-19, le B-A BA - l'émergence

By Felipe Esquivel Reed - Own work, CC BY-SA 4.0, COVID-19 virion

Une nouvelle épidémie de coronavirus

En décembre 2019, dans la ville chinoise de Wuhan (province de Hubei), apparaissent les premiers cas d'une pneumonie d’allure virale et d’origine alors inconnue. ...

L'histoire urbaine ... dans les égouts

Une carotte servant d'archive

Le projet Golden Spike, réalisé entre 2017 et 2018 à l’ISTO (Institut de la Terre d’Orléans) avec le soutien d’Orléans Métropole et la participation de chercheurs de l’Institut Pierre Simon Laplace (LSCE-IPSL), vise à ...

Physique de l’espresso

Une recette ancestrale

Dans les grandes lignes, depuis son invention en 1884, la préparation d’un espresso consiste à forcer de l’eau chaude à passer assez rapidement à travers du café moulu très fin. Plus précisément, la température de l’eau ...

Des panneaux solaires bifaces

Les panneaux solaires : du silicium « dopé »

Dans un panneau solaire, l’énergie lumineuse est convertie en courant électrique, grâce à l’effet photoélectrique où un photon arrache un électron à un atome. Pour cela, il faut ...

Les électrons peuvent s’écouler comme l’eau

Lorsque l’eau s’écoule dans un tuyau, ce sont les interactions entre ses molécules qui la freinent. A l’inverse, lorsque des électrons s’écoulent dans un fil conducteur, c’est avant tout le fil lui-même qui les freine. Une équipe de chercheurs britanniques et israéliens, ...

Les cristaux temporels

Réseaux cristallins associés à l'eau. by Psi?edelisto, based on version by Dbuckingham42 - Own work, CC BY-SA 4.0,

Cristal et brisure de symétrie 

Un cristal est un état de la matière dans lequel les atomes sont ordonnés selon une périodicité spatiale ...

Du ribose dans les météorites

Le ribose, sucre vital

L’ADN - ou acide désoxyribonucléique - est formé en particulier d’un sucre, le désoxyribose, lui-même un dérivé du ribose (C5H10O5). Plus précisément, dans le désoxyribose (C5H10O4) un groupement hydroxyle (-OH) du ribose ...

Un nouveau comportement des électrons

Cooper pairs - Tem5psu CC BY-SA
Isolants, conducteurs et semi-conducteurs

Le comportement d’un solide cristallin relativement au courant électrique, peut être celui d’un isolant, d’un semi-conducteur, d’un métal ou d’un supraconducteur. Dans les isolants, les charges électriques ne peuvent être mises en mouvement, contrairement à ce qui se passe avec les métaux, qui sont conducteurs. Les semi-conducteurs ont un comportement intermédiaire. Afin qu’ils conduisent, il leur faut un petit apport d’énergie de l’extérieur, par exemple thermique. Dans le cas contraire, ils sont isolants. De ce fait, leur résistance décroît avec une élévation de température, un comportement opposé à celui des métaux, dont la résistance décroît à mesure qu’ils sont refroidis. La résistance électrique qu’offre un métal au passage du courant résulte d’une part des défauts cristallins, d’autre part de l’agitation thermique.

La supraconduction

Malgré tout, certains métaux et alliages métalliques, généralement mauvais conducteurs à température ambiante (plomb, étain, mercure…), offrent une résistance nulle au passage du courant à très basse température, même s’ils ne sont pas exempts de défauts. Lors de leur refroidissement, leur résistance diminue normalement, mais tombe brutalement à zéro en dessous d’une température critique. Ce phénomène de conduction parfaite, découvert en 1911, a été nommé supraconduction. A la température critique, un changement d’état électronique prend place et permet au courant de ne rencontrer aucune résistance, malgré les défauts cristallins. Depuis les années 1950, les physiciens expliquent ce changement d’état par un appariement des électrons : ils se regroupent par deux, formant de nouvelles particules appelées « paires de Cooper », lesquelles circulent sans perte d’énergie, d’où la conduction parfaite.  Ce changement de comportement radical est dû au fait qu’en raison de leur spin demi-entier (+1/2 ou -1/2), les électrons se comportent « comme des billes », ils se percutent et se gênent, tandis que les paires de Cooper possèdent un spin entier (0 ou 1) et se comportent  « comme la lumière »,  elles se traversent sans se gêner.

Facétieuses paires de Cooper

Reste que la physique des supraconducteurs - surtout non métalliques - est loin d’être bien comprise, de même que celle des paires de Cooper. Ainsi, en 2007, on découvre que dans certains matériaux, les paires de Cooper peuvent être piégées, si bien que ces matériaux sont des isolants. La découverte extraordinaire récente vient de révéler que juste au-dessus de leur température critique, certains matériaux offrent une résistance non nulle au passage du courant constitué pourtant… de paires de Cooper !
A présent, on connaît donc les supraconducteurs, mais aussi des isolants et des conducteurs à paires de Cooper. Gageons que la découverte de semi-conducteurs à paires de Cooper arrivera un jour.

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Une sonde à l’assaut d’un astéroïde
C’est parti pour une nouvelle mission spatiale. Cette fois, la Nasa veut collecter des grains de matière d'un astéroïde. La raison ? Ils pourraient nous livrer quelques secrets sur l’origine du système solaire et de la vie sur Terre.

Le 9 septembre, la sonde de la Nasa, Osiris-Rex, s’est envolée dans l’espace depuis le centre spatial Kennedy, en Floride, à bord d’une fusée Atlas 5. Sa destination ? L’astéroïde Bennu, un corps de 510 mètres de diamètre. La sonde doit se mettre en orbite en octobre 2019 autour de ce rocher céleste à peine plus grand que l’Empire State Builiding. Bennu gravite autour du Soleil et sa trajectoire croise même l’orbite terrestre, ce qui rend une collision possible avec notre monde à la fin du 22e siècle… Mais, selon l’agence spatiale américaine, le risque demeure faible avec une probabilité qu’un tel événement ne se produise estimée à 1 sur 2500.

Les scientifiques attendent de cette sonde qu’elle remplisse plusieurs missions. La plus spectaculaire -et la plus périlleuse- sera la récupération d’échantillons de l’astéroïde pour les ramener sur Terre. Pourquoi la Nasa tient à glaner des grains de matière inerte, conservée à des températures glaciales depuis la nuit des temps ? Justement parce que cette matière n’a pas été modifiée depuis la formation du système solaire, voilà 4,5 milliards d’années. Son analyse pourrait éclairer sur les conditions qui régnaient à l’époque. Surtout, « nous espérons trouver des molécules organiques sur Bennu semblables à celles qui auraient pu mener à l’émergence de la vie sur Terre », peut-on lire sur le site de la Nasa.

Pour accomplir la précieuse collecte, la précision dans la navigation sera de rigueur. Frôlant l’astéroïde, la sonde devra émettre un puissant jet d’azote qui libérera la poussière de surface dans l’espace. Les concepteurs de la mission espèrent ainsi récolter entre 60 grammes et 2 kilogrammes de matériaux. Ces grains de matière seront ensuite ramenés vers la Terre en 2023 pour être analysés dans des laboratoires de recherche.

Parmi les objectifs scientifiques de la mission figure aussi la capacité à mieux prévoir les trajectoires des géocroiseurs, ces astéroïdes dont l’orbite peut les amener près de la Terre. Un des paramètres qui agit sur leur course dans l’espace est l’effet Yarkovsky, un phénomène thermique qui exerce une poussée sous l’action du Soleil et encore mal connu. Or une pichenette peut suffire à transformer un paisible vagabond spatial en sérieuse menace pour la civilisation. Il y a 65 millions d’années, un impact de météorite avait provoqué une crise biologique marquée par l’extinction des dinosaures. De quoi inciter à mieux connaître ces astéroïdes encore trop imprévisibles.

Pour en savoir plus :

http://www.nasa.gov/content/goddard/bennus-journey

http://www.asteroidmission.org/objectives/bennu/

Crédit illustration :  NASA/Goddard/University of Arizona

Mickaël Charpentier
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