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Un gel reconstructeur

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Un espoir pour réparer les tissus

Une équipe de chercheurs de l’Université Johns Hopkins School of Medecine à Baltimore (États-Unis) a développé un gel qui mime la micro-architecture et les propriétés ...

Mars a tremblé

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6 avril 2019. Le détecteur sismique SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) de la sonde spatiale martienne InSight relève un signal sismique (sol 128, c'est-à-dire après 128 jours passés sur le sol martien) faible mais distinct. D’autres signaux ...

Une nouvelle espèce d’hominidé découverte aux

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Découverts sur l’île de Luzon, dans la grotte de Callao aux Philippines, des fossiles vieux de plus de 50 000 ans ont entraîné une véritable effervescence. Menées par l'University of the Philippines, l'Australian National University et le Muséum National ...

Une nouvelle définition du kilogramme

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La 26éme conférence générale des poids et mesures a conduit à redéfinir certaines unités. Depuis 1899, l’étalon du kilogramme, baptisé le « grand K », était conservé au Bureau international ...

Première image d'un trou noir

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Les moyens d'observation

C’est grâce à la collaboration de plus de 200 scientifiques, que la première image d’un trou noir a pu être publiée. Le « cliché » du trou noir de la galaxie ...

Transport de l’énergie électrique

La quasi-totalité de l’énergie électrique dans le monde est produite puis transportée vers les villes et les centres industriels sous forme de courant

Atmosphère de la Terre primitive

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L’atmosphère primitive et son évolution

Au Précambrien, l'atmosphère primitive de notre planète était dépourvue d’oxygène et riche en dioxyde de carbone (CO2) et en méthane, ainsi ...

En route vers le Soleil

Credits: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben 

Un voyage d'enfer

Baptisée en hommage à l'astrophysicien américain Eugene Parker, qui a posé les bases de la théorie du vent solaire, la mission Parker Solar devrait contribuer à percer les mystères qui entourent le Soleil et son atmosphère. La sonde va survoler Vénus, et se servir de son attraction gravitationnelle pour s'approcher graduellement du Soleil, et ce durant les sept prochaines années. D'ores et déjà, la sonde a battu e nnovembre 2018 le record de l'engin spatial le plus proche du Soleil. En effectuant 24 passes de plus en plus rapprochées de notre étoile, Parker Solar va traverser l'atmosphère solaire et se retrouver dans la couronne solaire. Pour supporter les radiations intenses et une température atteignant les 1400°C lors de sa traversée de l'atmosphère solaire, la sonde est équipée d'un bouclier en carbone composite d'une épaisseur de 11,43 cm.

La mission

La mission doit apporter des réponses à trois questions majeures, la première étant de déterminer les flux d'énergie qui confèrent à la couronne solaire une température trois cents fois supérieure à celle de la surface visible, la photosphère. La deuxième interrogation porte sur la détermination de la structure et de la dynamique des champs magnétiques à l'origine des particules du vent solaire. La dernière, enfin, consiste à expliquer les vitesses supersoniques des particules les plus énergétiques qui s'échappent de la couronne.
Les instruments à bord de la sonde Parker Solar sont conçus pour observer ces phénomènes, de manière inédite.

FIELDS est l'instrument dédié à la mesure des turbulences de l'héliosphère interne, qui devrait permettre de comprendre le réalignement des lignes des champs magnétiques. Il est composé d'antennes qui vont mesurer les flux de particules constamment émis par le soleil, tout en construisant des images tri-dimensionnelles du champ électrique.

WISPR, le seul instrument d'imagerie à bord de la sonde, permettra d'observer la structure étendue de la couronne et des vents solaires avant que la sonde ne passe au travers. Il est équipé de deux caméras pourvues de détecteurs et de lentilles résistants aux rayons et à la poussière cosmiques.

SWEAP réunit deux instruments complémentaires, chargés de compter les particules les plus abondantes dans les vents solaires (électrons, protons, ions hélium) et de mesurer leurs propriétés telles la vitesse, la densité et la température.

ISOIS combine également deux instruments pour mesurer les particules sur un large spectre énergétique. L'objectif est de comprendre le "cycle de vie" de ces particules : d'où sont-elles parties ? Comment ont-elles été accélérées et comment se déplacent-elles depuis le Soleil jusqu'à l'espace interplanétaire ?

  • EPI-Lo mesure le spectre des électrons et des ions et de l'identification du carbone, de l'oxygène, du magnésium, des isotopes d'hélium, etc. Ces mesures aideront à déterminer quels mécanismes sont responsables de l'accélération des particules.

  • Quant à EPI-Hi, il sert à détecter des particules de plus hautes énergies avec 100.000 particules/seconde au plus près du Soleil.

"La sonde Parker Solar nous fournit les mesures essentielles à la compréhension des phénomènes solaires qui nous intriguent depuis des décennies", explique Nour Raouafi, chercheur au Laboratoir de Physique Appliquée de l'Université Johns Hopkins, et scientifique du projet Parker Solar Probe. "Nous ne savons pas à quoi nous attendre si près du Soleil jusqu'à ce que l'on obtienne les données, et nous verrons probablement de nouveaux phénomènes. Parker est une mission d'exploration, la possibilité de faire de nouvelles découvertes est immense".

La France contribue également à cette mission grâce au SCM (Search Coil Magnetometer), un magnétomètre, développé par le LPC2E (Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace), qui est chargé de mesurer les fluctuations du champ magnétique autour du satellite.
Cependant, la participation française ne s'arrête pas là. François Gonzalez, chef de projet de la mission Parker Solar Probe au CNES revient sur la contribution des chercheurs français: "Lorsque l'on prépare une mission comme celle-ci, on se pose beaucoup de questions sur ce qu'on veut aller mesurer et comment on va le faire. Il y a d'autres laboratoires du CNRS comme le LESIA à Paris ou l'IRAP à Toulouse, qui ont contribué à la définition scientifique. Les chercheurs ont participé à des groupes pour définir les objectifs scientifiques de la mission et ils sont aujourd'hui à pied d’œuvre puisque le satellite commence à envoyer les premières mesures."

Il existe plusieurs satellites consacrés à la recherche solaire et héliosphérique. Ces observatoires spatiaux n'ont eu de cesse, pendant des années, voire des décennies, de scruter le Soleil. Ils restent pourtant limités par leur éloignement. La mission Parker Solar Probe permet d'effectuer les observations à la distance la plus réduite jamais atteinte. La sonde vient d'ailleurs de fournir sa première photo de la couronne solaire. Du fait de la brièveté des passages au plus près du Soleil et de la configuration de cette trajectoire en boucles de plus en plus rapprochées, les messages n'arriveront qu'au compte-gouttes !

Publié le 25/01/2019

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Désintégration du neutron et matière noire 
Quand la question de durée de vie du neutron rejoint celle de la matière noire

Pour expliquer divers effets gravitationnels, les physiciens ont été amenés à supposer l'existence d'une « matière noire » à l'intérieur des galaxies et dans l’espace intergalactique. Parmi les hypothèses relatives à sa nature, on suppose l’existence de particules dites « exotiques » ou « noires », car ne faisant pas partie de celles prédites par le « modèle standard ». De nombreuses recherches tentent de les débusquer. De son côté, le neutron donne du fil à retordre aux physiciens. En effet, un neutron libre, c’est-à-dire ne faisant pas partie d’un noyau, est une particule instable.

La désintégration du neutron 
Selon la théorie de l’interaction faible, il se désintègre en proton, faisant simultanément apparaître un électron et un antineutrino. Sa durée de vie, ou vie-moyenne (à ne pas confondre avec la demi-vie qui est 1,4 fois plus courte) est mesurée expérimentalement. Le problème, c'est que selon l'expérience, on ne trouve pas le même résultat. 
Dans une première expérience, des neutrons libres sont refroidis à très basse température et maintenus en lévitation dans un récipient. Leur nombre diminue au cours du temps et la mesure de la vie moyenne par cette méthode indique 880 secondes (14 min et 40 secondes). Dans une deuxième expérience, où l'on décompte le nombre de protons issus de la désintégration des neutrons, il ressort une vie moyenne de 888 secondes, soit 8 secondes de plus.

L'hypothèse de la matière noire
Cette différence s'explique si l’on suppose qu’une fois sur cent un neutron disparait en se désintégrant en autre chose qu’un proton. Le nombre de disparitions durant un temps donné va être alors plus élevé que le nombre de protons apparaissant durant le même temps. Cela permet de rendre compte de la vie moyenne 1 % plus courte mesurée par la première méthode, laquelle compterait non seulement les désintégrations en protons mais aussi les désintégrations en… autre chose. Comme candidat pour cette autre entité produite par désintégration du neutron, il y a justement la matière noire, c’est-à-dire les particules exotiques ou noires. En somme, il se peut que la matière en laquelle le neutron se désintègre soit celle qui représente 85% de la masse de l’univers et qui est pourtant invisible. Dans le plus simple des scénarios, une telle désintégration devrait s’accompagner de l’émission d’un rayon gamma possédant une énergie bien précise, égale à la différence entre les énergies de masse du neutron et de la particule noire. Selon un autre scénario, le neutron se désintégrerait en deux particules noires. Certaines expériences semblent exclure le premier scénario, aucun rayonnement gamma n’ayant été détecté. Reste le deuxième scénario, bien plus difficile à tester mais sur lequel travaillent les physiciens.

 

Kamil Fadel
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