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Les 90 ans du mot astronautique

En 1927, le mot « astronautique » apparaît pour la première fois dans un bulletin officiel de la Société Astronomique de France, sous la plume de l'ingénieur en aéronautique Esnault-Pelterie  ; dans sa brochure, il tente d'accréditer cette nouvelle science considérée ...

Le canal à houle

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L’impact du changement climatique sur le littoral

Selon un dernier rapport du GIEC, les océans se seraient élevés de plus de 20 cm depuis la fin du XIXe siècle, et cette élévation pourrait atteindre 1 mètre d'ici ...

La stabilité du collagène

(C) Iramis - CEA. La spectrométrie de masse permet de sonder la stabilité de modèles de la triple hélice de collagène après irradiation.

Le collagène

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Diatomées marines et climatologie

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Emilie du Châtelet (1706-1749)

Longtemps ignorée, Emilie du Châtelet incarne désormais la femme des Lumières par excellence. Il aura fallu attendre le XXe siècle et un regain d'intérêt pour l'Histoire féminine pour que d'aucuns s'intéressent à la première femme authentiquement scientifique. ...

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Clichés d'astéroïdes

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Les observations

L'instrument SPHERE (Spectro-Polarimètre à Haut contraste dédié ...

Des signaux électriques chez les bactéries

(C) By Lamiot - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20798283

Depuis la fin des années 1970, les microbiologistes savent que, chez de nombreux microorganismes, la vie communautaire passe par la production d’une matrice adhésive extracellulaire constituée de polymères qu’ils excrètent. Ce tapis appelé biofilm sur lequel ils se développent et qui les lie, joue notamment le rôle d’un support permettant la communication entre les cellules. Si, par exemple, la nourriture vient à manquer à des bactéries situées au centre d’une colonie, celles à la périphérie arrêtent la production du biofilm, si bien que la colonie cesse de croître. Jusqu’à récemment, on pensait que c’est grâce des molécules excrétées au centre et migrant par diffusion vers l’extérieur que les cellules périphériques sont averties. Mais grâce à des expériences menées à l’Université de San Diego en Californie, il apparaît qu’il s’agit en fait de signaux électriques, lesquels se révèlent beaucoup plus efficaces pour la communication que les messages chimiques. Il a été démontré que le manque de nourriture provoque l'expulsion d’ions potassium (K+) hors des bactéries. Ces ions déclenchent à leur tour l’émission de K+ par d’autres bactéries et ainsi de suite. Ainsi, c’est une onde de « libération de K+ » qui se propage de proche en proche, à quelques millimètres par heure, et parvient aux cellules à la périphérie de la colonie, lesquelles cessent alors la production de biofilm. Les chercheurs ont ensuite montré que le nuage d’ions K+ qui poursuit son chemin hors du biofilm permet de recruter des bactéries libres qui viennent alors se joindre à la colonie. Chose extraordinaire, cela attire non seulement les bactéries de la même espèce mais aussi d’autres bactéries ! Par ailleurs, ces mêmes ions K+ permettent à deux biofilms de communiquer. Ainsi, sous certaines conditions, les colonies se synchronisent : pendant que l’une se nourrit, l’autre marque une pause et inversement, ce qui leur permet de gérer la nourriture de façon optimale. Cette grande découverte, à savoir la communication électrique entre les bactéries, soulève une question intéressante : sachant que les signaux électriques le long des neurones se propagent grâce à la sortie d’ions K+, cette communication électrique bactérienne serait-elle l’ancêtre du neurone ?

Publié le 28/11/2017

En savoir plus

https://www.scientificamerican.com/article/bacteria-use-brainlike-bursts-of-electricity-to-communicate/

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De la lumière superfluide
Des chercheurs ont réussi à produire de la lumière superfluide à température ambiante

C'est la récente prouesse d'une équipe italo-canadienne réunissant l'Ecole Polytechnique de Montréal et le CNR Nanotec de Lecce : produire une lumière capable de s'écouler comme un liquide "parfait", entourant le moindre obstacle sans jamais s'évanouir. On le sait depuis Einstein, la lumière est un flux de photons, des particules élémentaires qui véhiculent l'énergie, a priori sans interagir ensemble, à l'instar d'un gaz parfait. D'où l'idée des physiciens russes et américains Agranovich et Hopfield en 1958 de plonger la lumière dans des semi-conducteurs pour associer les photons à des excitons –  paires électron-trou comparables à l'électron et au proton d'un atome d'hydrogène - ; de cette union, se formerait alors des "polaritons" - des quasiparticules susceptibles d'interagir mutuellement comme le font les molécules d'eau par exemple. Il faudra attendre 1992 pour que le physicien français Claude Weisbuch et ses collaborateurs réussissent à en produire dans des micro-cavités optiques.

En 2009, au laboratoire français Kastler Brossel est observé un phénomène dit de "condensation" à des températures proches du zéro absolu (-273,15°C). Les atomes se resserrent, agissent de manière identique, au point qu'il devient impossible de les distinguer ; se forme alors un superfluide lumineux, ne laissant aucune trace, ne faisant aucune vague et s'écoulant sans aucune résistance. La même chose avait été observée pour l'hélium ; liquéfiable à -269°C, ce gaz noble peut bouillir sans produire une seule bulle, contourner le moindre obstacle et produire ce que l'on appelle "l'effet fontaine" : le liquide traverse en un jaillissement des tubes capillaires, desquels il ne pourrait même pas s'échapper sous sa forme gazeuse.

L'équipe italo-canadienne vient de réussir la prouesse de concevoir de la lumière superfluide à température ambiante à partir d'un film constitué de molécules organiques d'un dixième de millimètre, ce qui rend plus simple encore sa fabrication et son utilisation. Alberto Bramati du laboratoire Kastler Brossel nous éclaire : « Dans les semiconducteurs que nous avons utilisés en 2009 pour observer la lumière superfluide, les excitons ne peuvent exister qu'à basse température car leur énergie de liaison est trop faible par rapport à l'énergie thermique (kT) à température ambiante. Mais dans le matériau organique utilisé dans cette expérience, les excitons sont beaucoup plus résistants car leur énergie de liaison est plus grande ; les polaritons deviennent alors observables à température ambiante ».

Et ce fluide n'a rien perdu de sa luminosité : il permet même de suivre plus facilement la propagation des photons. D'aucuns imaginent déjà une application aux ordinateurs optiques, qui fonctionneraient beaucoup plus rapidement, de consommeraient moins d'énergie, en n'engendrant aucune chaleur, aucune interférence magnétique. « La lumière superfluide serait insensible à la présence de défauts ou impuretés dans les circuits optiques, on pourrait donc espérer améliorer la transmission de signaux ». Ce nouvel état de la lumière pourrait aussi permettre de reproduire d'importants phénomènes à très petite échelle ; par exemple, en créant une vague acoustique dans une grande étendue de lumière liquéfiée, elle serait prise au piège et pourrait créer un mini-trou noir !

Pour en savoir plus

https://www.nature.com/articles/nphys4147

Yannis Benzaïd
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