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Aimant au néodyme et verre de spin

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Domaines micrométriques et aimantation
Dans un morceau de fer, il existe des milliards de très petites régions micrométriques appelées « domaines magnétiques » composés de milliards d’atomes de fer pointant leur spin parallèlement, dans le même sens. Chacun de ces domaines est ainsi ...

Vers de nouvelles technologies de chargeurs

Image Vedecom - DR

Des composants indispensables

De nombreux appareils électriques fonctionnant sur piles ont besoin d’être chargés régulièrement. On emploie donc des accumulateurs électrochimiques. Ces derniers sont rechargeables un très grand nombre de fois, contrairement aux piles. Téléphones ...

Un micro-accélérateur de particules

Vue du tunnel du LHC - Auteur : Maximilien Brice, CERN

Des ondes électromagnétiques pour accélérer les particules

Les physiciens de l’infiniment petit emploient des accélérateurs pour communiquer aux particules de très grandes vitesses afin de produire des collisions énergétiques. Au CERN par exemple, ...

Tromper une caméra thermique

Caméras thermiques : « filmer la température »

Tout corps, en raison de sa température, émet par sa surface un rayonnement dont le spectre (fréquence ou longueur d’onde en abscisse, intensité en ordonnée) couvre théoriquement toute la gamme des ondes électromagnétiques, l’intensité de l’émission variant ...

Piles bêtavoltaïques au carbone 14 recyclé

Des piles « bêtavoltaïques »

Certains noyaux radioactifs, généralement ceux possédant trop de neutrons par rapport à leurs protons, transmutent un neutron en proton, électron et antineutrino. Cette réaction s’appelle la radioactivité bêta moins et s’écrit n -> p + e- + v. L’électron ...

Une forêt tropicale en Antarctique

Vue d'artiste de cette forêt (C) Alfred-Wegener-Institut, James McKay, Creative Commons licence C-BY 4.0
Un sol bien conservé

Des chercheurs de l'Institut Alfred-Wegener ont découvert un sol forestier du Crétacé très bien préservé dans les fonds marins proches du continent Antarctique. ...

COVID-19 : pistes thérapeutiques

© CDC/Dr. Fred Murphy/Sylvia Whitfield

La crise sanitaire qui touche actuellement le monde entier, avec l'épidémie de COVID-19 a déjà causé des dizaines de milliers de morts dans le monde. Les scientifiques se mobilisent pour contrer le plus rapidement possible le virus dévastateur. Traitements, vaccins, ...

La chimie ultrafroide

Les réactions chimiques, une histoire d’électrons

Lors d’une réaction chimique, des molécules appelées réactifs se rencontrent et forment des produits. Par exemple, lors d’une réaction bimoléculaire, deux réactifs A et B - atomes ou molécules - interagissent pour donner un produit C (ou plusieurs produits). Beaucoup moins fréquentes, il existe aussi des réactions monomoléculaires dans lesquelles une molécule M initiale se scinde en deux, ou bien ses atomes se redistribuent pour donner autre chose que M.

Une réaction chimique met toujours en jeu des électrons. Par exemple, dans une réaction bimoléculaire, A peut arracher un électron à B, ou les molécules peuvent mettre en commun un électron, le partager. De cette manière l’électron n’appartient ni à l’un, ni à l’autre mais aux deux. Cela crée une liaison entre A et B qui les rend « inséparables ». La liaison est alors dite « covalente ».

Souvent, un atome au sein d’une molécule va s’en séparer en défaisant une liaison covalente tout en engageant une nouvelle plus favorable, plus forte avec une autre molécule. Pour illustrer cela, prenons la réaction du dichlore Cl2 avec le dihydrogène H2 qui donne du HCl. L’atome chlore préfère engager une liaison avec un atome d’hydrogène qu’avec un atome de chlore. Il en de même pour l’hydrogène dont la molécule se défait pour se lier au chlore. La chimie est ainsi essentiellement une affaire de liaisons covalentes.

Refroidir pour mieux comprendre

Ces réactions sont partout présentes, de la respiration à la cuisine et à la photosynthèse en passant par toutes les industries chimiques… Comment au juste les liaisons covalentes se font-elles et se défont-elles ? En passant par quelles étapes, via quelles séquences ? Il s’agit là de questions dont les réponses sont mal connues. En effet, les chimistes connaissent bien le début et la fin de l’histoire, mais ce qui se passe entre est loin d’être maîtrisé, car cela ne dure que de l’ordre d’un millionième de milliardième de seconde ou femtoseconde (10-15s).

Pour y voir plus clair, il faut observer une réaction chimique au ralenti, c’est à dire à très basse température puisque la température est le reflet de la vitesse d’agitation atomique ou moléculaire. Cette étape vient d’être franchie par une équipe de l’université de Harvard aux USA et du laboratoire Aimé Cotton de l’université de Paris-sud.

La réaction mettait en jeu deux molécules de potassium rubidium, \( KRb \). La réaction s’écrit : \( 2 KRb \to  K_2 + Rb_2 \). Réalisée à 0,5 microkelvin, soit à peine au-dessus du zéro absolu (- 273,15°C), la durée de la réaction n’est plus la femtoseconde, mais de l’ordre de la microseconde soit un milliard de fois plus longtemps, une durée suffisamment longue qui a permis aux chercheurs d’observer l’état intermédiaire \( K_2Rb_2 \).

La chimie ultrafroide va permettre de mieux comprendre et mieux maîtriser les réactions et provoquer des réactions impossibles à température ambiante.

Publié le 09/04/2020

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Mars a tremblé
Après 128 jours sur Mars, la sonde InSight a détecté le premier « tremblement de Mars ».

© Wiki Commons 

 

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 avaient étés détectés le 14 mars (sol 105), le 10 avril (sol 132) et le 11 avril (sol 133), mais trop faibles, ils ont étés considérés comme non significatifs. Le signal sol 128 viendrait probablement de l’intérieur même de la planète rouge, par opposition à un tremblement causé par des forces de surface, comme le vent. Le signal sol 128, reste tout de même trop faible pour espérer récupérer de solides informations sur l’activité interne martienne.

La mission InSight

InSight a été lancé par la NASA (National Aeronautics and Space Administration) le 5 mai 2018 depuis la Vandenberg Air Force Base en Californie. Après un long périple, elle se pose sur le sol martien le 26 novembre 2018. La sonde spatiale portait à son bord deux capteurs : le détecteur sismique SIES, conçu par le CNES (Centre National d’Études Spatiale) et fabriqué par la société SODERN en collaboration avec l’IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris), et le capteur de flux de chaleur HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) fourni par l’agence spatiale allemande. Les deux instruments de mesure ont étés installés sur le sol désertique de Mars le 19 décembre 2018. C’est la première fois qu’un instrument est installé sur une autre planète grâce à un bras robotique. Avant de poser le sismomètre, la sonde a d’abord cartographié le sol martien afin de trouver le meilleur endroit pour déposer SEIS. Trois pieds motorisés ont ensuite permis un nivellement parfaitement horizontal du capteur.

« Le grand succès de cette mission, c’est la mise en place de ce sismomètre. Car le climat martien est très perturbé : poussières, vents, radiations. Il a réussi à être installé de telle sorte que le bruit est presque inexistant », explique Philippe Lognonné, responsable de l’équipe Planétologie et Sciences Spatiales à l’IPGP. Le sismomètre a ensuite été équipé d’un bouclier contre le vent et les températures pour l’isoler de l’environnement qui pourrait interférer dans les mesures. Philippe Lognonné ajoute : « Le sismomètre est composé d’une masse suspendue à un ressort. Lorsque le sol bouge, la masse bouge et ce mouvement est capté. C’est le même principe que ceux sur Terre, seulement les conditions sont bien plus difficiles. Le sismomètre est extrêmement précis : il est capable de détecter des déplacements bien inférieurs à la taille d’un atome. »

Les recherches sur la planète Mars

L’objectif de cette mission est de fournir des informations sur le manteau et le noyau de la planète et ainsi de mieux comprendre comment se sont formées les planètes telluriques. Selon Philippe Lognonné, « Les séismes ou les impacts génèrent des ondes sismiques à l’intérieur de la planète. Leur vitesse de propagation dépend de la structure, de la température, des roches rencontrées. Les chercheurs utilisent ensuite les mesures de ces vitesses pour déterminer la composition interne de la planète. Les ondes rebondissent également sur les discontinuités (comme le passage de la croûte au noyau par exemple). L’étude de la réflexion de ces ondes permet donc de constituer une « image » du centre de Mars. »

Des séismes similaires avaient étés détectés sur la Lune lors des missions Apollo. Entre 1969 et 1972, les scientifiques avaient en effet mesuré plusieurs milliers de séismes, prouvant ainsi que la Lune, même sans plaques tectoniques, avait gardé une activité sismique. La découverte de l’activité sismique de Mars ouvre un nouveau domaine : celui de la sismologie martienne. Comme la Lune, Mars n’a pas de plaques tectoniques contrairement à la Terre. Les séismes sont donc provoqués par des refroidissements et des contractions de la croûte. Ces mouvements provoquent des tensions, qui une fois accumulées, fracturent la croûte martienne et font trembler Mars. Afin de remplir sa mission, InSight va devoir collecter des données concernant la taille et la composition du noyau, de la croûte et du manteau martien mais aussi la force et la fréquence des activités sismiques. « Les chercheurs doivent donc attendre l’impact d’une météorite ou un séisme pour pouvoir réaliser des mesures. Il est en effet interdit par les règles de protection planétaire de l’ONU d’envoyer des objets non stériles sur d’autres planètes. Or pour provoquer un impact suffisant pour générer des ondes analysables, il faudrait faire impacter un bout de fusée sur Mars. Cette technique avait déjà été utilisée par les scientifiques des missions Apollo, mais est maintenant interdite» conclut Philippe Lognonné.

 

En savoir plus : 

Camille Paschal
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