Auteur : jpbaquiast

Des physiciens de l’université de Lancaster (Royaume-Uni) rapportent dans le journal Nature Communication comment ils sont (presque) parvenus à toucher du doigt un superfluide d’hélium 3 (3He). Presque parvenus et non parvenus parce que pour le rendre superfluide, les chercheurs doivent maintenir l’hélium à une température de l’ordre d’environ un dix millième de degré au-dessus du zéro absolu. Il est donc Impossible d’envisager réellement y plonger un doigt.

La superfluidité est un état de la matière dans lequel celle-ci se comporte comme un fluide dépourvu de toute viscosité. Découverte en 1937 par Piotr Kapitsa, simultanément avec, semble-t-il, John F. Allen et A. Don Misener, elle a d’abord été décrite comme une propriété de l’hélium à très basse température) lui permettant de s’écouler à travers des canaux capillaires ou des fentes étroites sans viscosité. La viscosité peut être définie comme l’ensemble des phénomènes de résistance au mouvement d’un fluide pour un écoulement avec ou sans turbulence. La viscosité diminue la liberté d’écoulement du fluide et dissipe son énergie. Wikipédia

Les physiciens auteurs de l’article ont donc mis en œuvre un  protocole complexe pour obtenir un superfluide d’hélium 3 (3He) d’une taille suffisante pour y plonger une sonde de la taille d’un doigt susceptible de fournir des informations thermodynamiques. La sonde a montré que la majeure partie du superfluide se comporte comme un vide. Ainsi si l’on y plongeait le doigt, une surface en deux dimensions se formerait autour et ce n’est donc qu’avec un fluide en deux dimensions que l’interaction se ferait.

Un liquide est dit superfluide s’il n’oppose aucune résistance à l’écoulement. En conséquence, les solides qui se meuvent dans le liquide ne subissent aucun frottement visqueux.

Un liquide superfluide placé dans un récipient va s’échapper par capillarité en remontant les parois du récipient et en s’écoulant en dessous.

Les physiciens mentionnés ci-dessus ont constaté qu’en dessous de la température critique d’environ 2,18 kelvins, (soit −270,97 °C), qui est appelé le point lambda (λ), l’hélium 4 subissait une transition de phase. Il passait d’un état liquide à un autre aux propriétés sensiblement différentes. En effet, l’expérience, confirmée par la suite, montra que ce nouvel état de l’hélium conduisait très bien la chaleur, ce qui ne pouvait s’expliquer que par une faible viscosité.

Des expériences plus spécifiques à la mécanique des fluides montrèrent ensuite que l’écoulement de cet hélium dans un tuyau était sensiblement indépendant de la pression appliquée sur les parois du tuyau. On a également montré que cet écoulement était indépendant de la section du tuyau en question.

Ceci ne pouvait s’expliquer que par une absence totale de viscosité, d’où le nom de superfluidité.

Un liquide est dit superfluide s’il n’oppose aucune résistance à l’écoulement. En conséquence, les solides qui se meuvent dans le liquide ne subissent aucun frottement visqueux.

Un liquide superfluide placé dans un récipient va s’échapper par capillarité en remontant les parois du récipient et en s’écoulant en dessous1.

Référence

1. nature  
2. nature communications  

• 02 November 2023

Transport of bound quasiparticle states in a two-dimensional boundary superfluid

• Samuli Autti, and others

Nature Communications 

volume14, Article number: 6819 (2023) 

Abstract

The B phase of superfluid 3He can be cooled into the pure superfluid regime, where the thermal quasiparticle density is negligible. The bulk superfluid is surrounded by a quantum well at the boundaries of the container, confining a sea of quasiparticles with energies below that of those in the bulk. We can create a non-equilibrium distribution of these states within the quantum well and observe the dynamics of their motion indirectly. Here we show that the induced quasiparticle currents flow diffusively in the two-dimensional system. Combining this with a direct measurement of energy conservation, we conclude that the bulk superfluid 3He is effectively surrounded by an independent two-dimensional superfluid, which is isolated from the bulk superfluid but which readily interacts with mechanical probes. Our work shows that this two-dimensional quantum condensate and the dynamics of the surface bound states are experimentally accessible, opening the possibility of engineering two-dimensional quantum condensates of arbitrary topology.

La fusion nucléaire — le processus qui se déroule au cœur des étoiles — consiste à assembler deux noyaux atomiques (l’un de deutérium, l’autre de tritium) qui sont des isotopes de l’hydrogène pour former un noyau plus lourd (de l’hélium). Sont dits isotopes  les atomes qui partagent le même nombre de protons, mais ont un nombre de neutrons différent. la réaction libère des quantités d’énergie considérables et ne crée aucun déchet nocif.

Depuis le début des années 1950, les scientifiques tentent de reproduire cette réaction de manière à ce qu’elle soit exploitable à l’échelle industrielle. Malgré les progrès réalisés ces dernières années, aucun laboratoire n’était parvenu à générer plus d’énergie qu’il n’en faut pour initier la réaction elle-même. Le combustible (un mélange de deutérium et de tritium) doit en effet être comprimé et chauffé à des températures de l’ordre de 150 millions de degrés.

Cependant, en décembre 2022, il semblait qu’une équipe du National Ignition Facility (NIF) rattachée au Lawrence Livermore National Laboratory (Etats-Unis) avait atteint cet objectif. Leur expérience avait libéré 2,5 mégajoules d’énergie alors que 2,1 mégajoules ont été nécessaires pour chauffer le combustible. Selon le  Financial Times l’essai avait produit plus d’énergie que prévu, jusqu’à endommager certains équipements de diagnostic. Le Département américain de l’énergie a confirmé ce résultat le 15 août 2923. Voir https://www.energy.gov/livestream.

Les Etats-Unis allaient-il gagner la course à la fusion nucléaire? Pas encore.

Les promesses du réacteur JT-60SA

Le réacteur dit JT-60SA, issu d’une collaboration internationale entre le Japon et l’Europe, notamment la France, vient de marquer une étape cruciale dans la recherche sur l’énergie de fusion. Situé à Naka (Japon), ce réacteur est aujourd’hui le plus grand capable d’utiliser des bobines supraconductrices pour enfermer de façon étanche le plasma dans lequel doivent fusionner des noyaux d’hydrogène pour libérer de l’énergie. Son rôle dans le projet ITER en France est essentiel et prépare la voie vers une production d’énergie de fusion commerciale.

Après sa mise en service, l’équipe d’ingénieurs et de scientifiques y travaillant a réussi pour la première fois à générer un plasma  à l’intérieur d’un tokamac. Un tokamac est une enceinte en forme de tore représentant un tube courbé refermé sur lui-même avec un espace vide au milieu. Le tokamac est un des types de système de confinement magnétique permettant de réaliser de la fusion thermonucléaire contrôlée.

Cette initiative vise non seulement à perfectionner la technologie de fusion, mais aussi à jeter les bases des futures centrales électriques à fusion. Elle permettra notamment d’étudier des modes avancés de manipulation du plasma.

Dans ce contexte, le JT-60SA, un réacteur à fusion situé à Naka, au Japon, se présente comme une avancée significative, fruit d’une collaboration internationale entre le Japon et l’Europe. Il s’agit du plus grand dispositif expérimental de fusion à ce jour utilisant le confinement magnétique. Après sa mise en service, l’équipe d’ingénieurs et de scientifiques a réussi pour la première fois à générer un plasma tokamak.

Cette initiative vise non seulement à perfectionner la technologie de fusion, mais aussi à jeter les bases des futures centrales électriques à fusion. Elle permettra notamment d’étudier des modes avancés de manipulation du plasma. Elle promet une source d’énergie propre, renouvelable et presque inépuisable.

Cependant, maîtriser cette technologie nécessite des avancées significatives en matière de recherche et de développement. A cette fin, ITER, acronyme de « International Thermonuclear Experimental Reactor », est un projet ambitieux en cours de construction à Cadarache, en France. Il vise à être le premier réacteur à fusion à produire plus d’énergie qu’il n’en consomme, un jalon essentiel pour rendre la fusion nucléaire commercialement viable.

Dans ce contexte, le JT-60SA, avec ses capacités avancées, servira de plateforme d’essai pour les technologies qui seront déployées dans ITER. En testant et en validant ces technologies, le JT-60SA contribuera à minimiser les risques associés à la mise en œuvre d’ITER et à augmenter les chances de succès.

Encore du travail

On trouve dans ce document une liste allégée des opérations qui resteront à faire pour valider le programme ITER

Cliquer pour accéder à JT-60SA_Res_Plan-5.pdf

La formation du supercontinent terrestre dit Pangea Ultima risque d’accélérer le réchauffement de la Terre dans les prochains millions d’années. Cela pourrait provoquer des extinctions de masse chez les Mammifères

Ceux-ci ont dominé la Terre depuis environ 55 millions d’années. Ils l’ont du à leur résistance aux périodes de réchauffement et de refroidissemeent qui ont marqué le climat terrestre pendant tout le Cenozoique. Cette période correspond aux ères tertiaire et quaternaire. Par contre il est prévisible qu’ils ne résisteront pas aux vagues d’effets de serre qui affecteront la Terre une fois que l’absorption des radiations solaires dépassera en quantité et qualité les émissions de radiation thermique provenant des activités terrestres.

La date de ce phénomène n’est pas prévue avec précision. Dans les conditions actuelles et toutes choses restant égales, il pourrait s’agir de quelques siècles. Mais les conditions rendant la Terre inhabitable pour les mammifères pourraient survenir beaucoup plus tôt. Ceci serait du aux effets de long terme dus à la tectonique des plaques

Dans quelques 250 millions d’années, tous les continents actuels devraient converger pour former un nouveau supercontinent déjà nommé Pangea Ultima. Les conséquences climatiques de ce phénomène seront extrèmes, du fait des soulèvements volcaniques et de la libération dans l’atmosphère de gaz préalablement enfermés dans le sous-sol. Il en résultera de nouvelles extinctions de masses chez les mammifères ayant survécu aux précédentes extinctions.

Référence

Climate extremes likely to drive land mammal extinction during next supercontinent assembly

• Alexander Farnsworth, 
• Y. T. Eunice Lo, 
• Paul J. Valdes, 
• Jonathan R. Buzan, 
• Benjamin J. W. Mills, 
• Andrew S. Merdith, 
• Christopher R. Scotese & 
• Hannah R. Wakeford 

Nature Geoscience volume 16, pages901–908 (2023)

Abstract

Mammals have dominated Earth for approximately 55 Myr thanks to their adaptations and resilience to warming and cooling during the Cenozoic. All life will eventually perish in a runaway greenhouse once absorbed solar radiation exceeds the emission of thermal radiation in several billions of years. However, conditions rendering the Earth naturally inhospitable to mammals may develop sooner because of long-term processes linked to plate tectonics (short-term perturbations are not considered here). In ~250 Myr, all continents will converge to form Earth’s next supercontinent, Pangea Ultima. A natural consequence of the creation and decay of Pangea Ultima will be extremes in �CO2 due to changes in volcanic rifting and outgassing. Here we show that increased �CO2, solar energy (F_⨀; approximately +2.5% W m⁻² greater than today) and continentality (larger range in temperatures away from the ocean) lead to increasing warming hostile to mammalian life. We assess their impact on mammalian physiological limits (dry bulb, wet bulb and Humidex heat stress indicators) as well as a planetary habitability index. Given mammals’ continued survival, predicted background �CO2 levels of 410–816 ppm combined with increased F_⨀ will probably lead to a climate tipping point and their mass extinction. The results also highlight how global landmass configuration, �CO2 and F_⨀ play a critical role in planetary habitability.

Selon une étude parue dans Astrophysical journal, des astronomes ont découvert pour la première fois une « bulle de galaxies », une structure de taille considérable dont la genèse remonte aux premiers temps de l’Univers, il y a quelque 13,8 milliards d’années. Elle serait d’un milliard d’années-lumière de diamètre, dix mille fois plus large que notre galaxie la Voie Lactée. Elle comporterait des milliers de galaxies Elle a été nommée du nom hawaïen de Ho’oleina.

Située dans ce que les astronomes appellent l’Univers proche, à environ 820 millions d’années-lumière de la Voie lactée, on peut la décrire comme une « coquille sphérique avec un cœur », selon l’astrophysicien français Daniel Pomarède, le chercheur français Daniel Pomarède, chercheur au Commissariat à l’énergie atomique (CEA) et co-auteur de l’étude publiée cette semaine.

Le coeur de cette coquille est le super-amas de galaxies du Bouvier, entouré d’un grand vide, et ceinturé par d’autres super-amas et des filaments galactiques comme le Grand mur de Sloan. Sa découverte  valide un phénomène décrit en 1970 par le cosmologiste américain et futur prix Nobel de physique, Jim Peebles.

Celui-ci a postulé que dans l’Univers primordial, constitué alors d’un plasma de particules et de lumière, les processus à l’oeuvre produisent des ondes acoustiques. Il en résulte des vibrations vont créer au sein du plasma des sortes de bulles avec de la matière au centre. Le tout s’interrompt 380 000 ans après le Big bang, « gelant » la forme de ces bulles. Elles vont alors grossir en simultanéité de l’expansion de l’Univers, comme autant de « fossiles » de ses premiers âges.

Le phénomène, portant le nom d’oscillation acoustique baryonique (BAO), avait trouvé une preuve indirecte de son existence en 2005, avec des analyses statistiques sur des catalogues de galaxies. Il a été nommé Ho’oleilana, un mot tiré du chant hawaïen de la création signifiant « les murmures de l’éveil ». Cette appellation doit beaucoup au premier auteur de l’étude, Richard Brent Tully, astrophysicien américain de l’Institut d’astronomie d’Honolulu.

On lui devait déjà la découverte en 2014, avec Daniel Pomarède, du super-amas galactique Laniakea, « ciel immense » en hawaïen, qui contient à lui seul quelque 100 000 galaxies, dont la Voie Lactée. 

La découverte de Ho’oleilana s’est faite de façon fortuite, par le biais de travaux de R. Tully sur de nouveaux catalogues de galaxies. Elle vient compléter la « carte » globale de l’univers comportant Le Frand Attracteur (découvert en 1987, le Grand Mur de Sloane 2003, le super amas Laniakea 2014 et le Mur du Pôle sud 2020. Toutes ces découvertes figurent au catalogue Cosmicflows

Sur ce sujet, voir aussi Sciences et Avenir – La Recherche novembre 2023 p.36

Ho’oleilana: An Individual Baryon Acoustic Oscillation?

R. Brent Tully, Cullan Howlett, Daniel Pomarede

Theory of the physics of the early hot universe leads to a prediction of baryon acoustic oscillations that has received confirmation from the pair-wise separations of galaxies in samples of hundreds of thousands of objects. Evidence is presented here for the discovery of a remarkably strong individual contribution to the baryon acoustic oscillation (BAO) signal at z=0.068, an entity that is given the name Ho’oleilana. The radius of the 3D structure is 155/h_{75} Mpc. At its core is the Bootes supercluster. The Sloan Great Wall, CfA Great Wall, and Hercules complex all lie within the BAO shell. The interpretation of Ho’oleilana as a BAO structure with our preferred analysis implies a value of the Hubble constant of 76.9+8.2-4.8 km/s/Mpc.

Comments:	One video and two interactive models. 14 pages, 14 figures
Subjects:	Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO)
Cite as:	arXiv:2309.00677 [astro-ph.CO]
	(or arXiv:2309.00677v1 [astro-ph.CO] for this version)
	https://doi.org/10.48550/arXiv.2309.00677 Focus to learn more
Journal reference:	2023, Astrophysical Journal, 954, 169

Faudra-il parler d’hominiens de l’âge du bois ?

Une équipe scientifique issue de l’Université de Liverpool, l’Université d’Aberystwyth et l’Université de Liège vient de mettre au jour, sur le site de Kalambo Falls en Zambie, des sections de structures en bois datant d’au moins 476 000 ans avant notre ère et précédant l’arrivée de l’Homo sapiens.   Les résultats de cette découverte, publiés dans le journal Nature, décrivent la plus ancienne preuve au monde de la fabrication délibérée de rondins pour les assembler.

On y trouvera ci-dessous les références et l’abstract

Il y a un demi-million d’années, soit bien plus tôt qu’on ne le pensait, l’homme construisait déjà des structures en bois. C’est ce que démontrent des recherches, publiées dans la revue Nature. Elles font état de l’excavation de bois bien conservé sur le site archéologique de Kalambo Falls en Zambie, datant d’au moins 476 000 ans et probablement dus à des hommes du Néandertal ayant précédé l’Homo sapiens.   

« L’analyse des marques laissées par les outils en pierre sur le bois, ont été pour partie, réalisées par nous, explique Veerle Rots, Directrice du TraceoLab, département des Sciences historiques de l’Université de Liège. Ces analyses montrent que ces premiers hommes ont façonné et assemblé deux grands troncs d’arbre pour former une structure, probablement la fondation d’une plate-forme ou d’une partie d’une habitation.»

 Jusqu’à présent, les preuves de l’utilisation du bois par l’homme se limitaient à son utilisation pour faire du feu, façonner des bâtons et des lances. Il est rare de trouver du bois dans des sites aussi anciens, car avec le temps et l’humidité, il finit par pourrir ou se désagréger complètement.

Le site de Kalambo Falls (Zambie) où ont été retrouvés les vestiges, présente un niveau d’eau permanent, ce qui a permis la préservation du bois.

Référence

Nature  622, 107–111 (2023)

• L. Barham, and others

Abstract

Wood artefacts rarely survive from the Early Stone Age since they require exceptional conditions for preservation; consequently, we have limited information about when and how hominins used this basic raw material1. We report here on the earliest evidence for structural use of wood in the archaeological record. Waterlogged deposits at the archaeological site of Kalambo Falls, Zambia, dated by luminescence to at least 476 ± 23 kyr ago (ka), preserved two interlocking logs joined transversely by an intentionally cut notch. This construction has no known parallels in the African or Eurasian Palaeolithic. The earliest known wood artefact is a fragment of polished plank from the Acheulean site of Gesher Benot Ya’aqov, Israel, more than 780 ka (refs. 2,3). Wooden tools for foraging and hunting appear 400 ka in Europe4,5,6,7,8, China9 and possibly Africa10. At Kalambo we also recovered four wood tools from 390 ka to 324 ka, including a wedge, digging stick, cut log and notched branch. The finds show an unexpected early diversity of forms and the capacity to shape tree trunks into large combined structures. These new data not only extend the age range of woodworking in Africa but expand our understanding of the technical cognition of early hominins11, forcing re-examination of the use of trees in the history of technology12,13.

Celles-ci leur permettent notamment d’améliorer leur résistance aux maladies.

Les plantes n’ont pas de cerveaux, comme chacun sait. Elles ne paraissent pas non plus pouvoir se parler au sein d’une même espèce et moins encore d’une espèce à l’autre. Néanmoins des chercheurs français et chinois ont récemment découvert des processus encore mal compris qui permettent à des individus provenant d’espèces différentes, comme le blé et le riz, de pouvoir échanger des informations vitales face à un danger commun.

Dans le cas relaté par le rapport référencé ci-dessous, des chercheurs ont pu montrer que la résistance à des champignons pathogènes inoculés à titre expérimental à des échantillons de pieds de blé et de riz de variétés différentes augmentait considérablement si ces pieds pouvaient communiquer entre eux au lieu d’être séparés dans des espaces de culture différents. Tout se passait comme si les pieds contaminés avertissaient les pieds encore sains du fait qu’ils allaient devoir se défendre au lieu d’attendre passivement l’infection.

Cependant les chercheurs n’ont pas encore pu mettre en évidence les moyens par lesquelles les pieds de blé ou de riz pouvaient communiquer entre eux. Ce n’était en tous cas pas à travers des échanges entre racines au sein d’une terre de culture commune que la communication aurait pu pouvait s’établir car ces échantillons avaient été élevés dans des espaces étanches.

Les chercheurs parlent d’un processus encore mal compris dit neighbor-modulated susceptibility (NMS) selon lequel la résistance d’une plante contaminée est diminuée par le voisinage avec une plante encore saine, autrement dit le contraire de ce que l’on observe généralement.

Référence

The genetic identity of neighboring plants in intraspecific mixtures modulates disease susceptibility of both wheat and rice

• Rémi Pélissier,
• Elsa Ballini,
• Coline Temple,
• Aurélie Ducasse,
• Michel Colombo,
• Julien Frouin,
• Xiaoping Qin,
• Huichuan Huang,
• David Jacques,
• Fort Florian,
• Fréville Hélène,
• Violle Cyrille,
• Jean-Benoit Morel 

• Published: September 12, 2023
• https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002287
• 
  Abstract

Mixing crop cultivars has long been considered as a way to control epidemics at the field level and is experiencing a revival of interest in agriculture. Yet, the ability of mixing to control pests is highly variable and often unpredictable in the field. Beyond classical diversity effects such as dispersal barrier generated by genotypic diversity, several understudied processes are involved. Among them is the recently discovered neighbor-modulated susceptibility (NMS), which depicts the phenomenon that susceptibility in a given plant is affected by the presence of another healthy neighboring plant. Despite the putative tremendous importance of NMS for crop science, its occurrence and quantitative contribution to modulating susceptibility in cultivated species remains unknown. Here, in both rice and wheat inoculated in greenhouse conditions with foliar fungal pathogens considered as major threats, using more than 200 pairs of intraspecific genotype mixtures, we experimentally demonstrate the occurrence of NMS in 11% of the mixtures grown in experimental conditions that precluded any epidemics. Thus, the susceptibility of these 2 major crops results from indirect effects originating from neighboring plants. Quite remarkably, the levels of susceptibility modulated by plant–plant interactions can reach those conferred by intrinsic basal immunity. These findings open new avenues to develop more sustainable agricultural practices by engineering less susceptible crop mixtures thanks to emergent but now predictable properties of mixtures.

Cette exoplanète se trouve comme son nom l’indique, en dehors du système solaire, à une distance de 124 années-lumière. Elle vient d’être identifiée dans le cadre du tour d’horizon auquel se livre actuellement le télescope spatial James-Webb. Celui-ci y a détecté une atmosphère peu dense constituée principalement de CO2 et de méthane. Elle comporte également du sulfure de diméthyle.

Wikipedia indique qu’il s’agit d’un composé organosulfuré de formule chimique(CH 3) 2S, produit notamment sur Terre par le phytoplancton et certaines bactéries. Sa caractéristique principale est une odeur très désagréable à haute concentration. Il apparaît notamment lors de la cuisson de certains végétaux comme le maïs, le chou ou la betterave. Il est également le signe d’une infection bactérienne dans le brassage de la bière. C’est un produit de la décomposition du diméthylsulfoniopropionate (DMSP). Il est également produit lors du métabolisme bactérien du méthanethiol (CH3SH), notamment dans les pets et autres flatulences. On parle de biomarqueur.

Des analyses complémentaires seront nécessaires pour confirmer sa présence sur K2-18b. Comme cette planète est située dans la zone habitable de son soleil, une étoile plus petite et moins chaude que notre soleil, il n’est pas impossible qu’elle y héberge, ou qu’elle y ait hébergé une vie analogue à la vie terrestre.

K2-16b est plus grande que la Terre. Il n’est pas impossible qu’elle comporte un océan d’eau glacé dont les rivages non gelés auraient permis l’apparition de la vie. De là à dire qu’elle soit peuplée de péteurs se livrant à des concours de pets, la distance à laquelle elle se trouve ne permettra jamais à l ‘homme de le vérifier.

Le terme de multivers signifie que notre propre univers est seulement l’un parmi une infinité d’autres d’univers coexistant avec lui. Il s’agit d’une hypothèse que de plus en plus de scientifiques prennent au sérieux. Encore faut-il en apporter la preuve.

C’est ce qu’une équipe de chercheurs de l’université de Cambridge dirigée par le Professeur Zoran Hadzibabic s’efforce de faire actuellement. On notera que celui-ci a obtenu son diplôme de chercheur post-doctorant à l’Ecole Normale Supérieure de Paris. L’équipe postule qu’en refroidissant des atomes de potassium à une température aussi basse que possible de petites bulles apparaîtraient spontanément et se heurteraient. Ce processus devrait donner une image de la façon dont se forment les univers.

Constamment, dans un multivers primordial quantique supposé vide où n’existe ni temps ni espace de nouvelles bulles d’univers se matérialisent à l’occasion de Big Bang successifs . Les nouveaux univers ainsi apparus perdent alors leurs caractères quantiques et relèvent de la physique classique. Ils entrent en collision ce qui laisse sur chacun d’eux des traces observables.

Ainsi dans le passé seraient apparus de nouveaux univers qui entrant en collision avec notre univers devraient avoir laissé des traces que nous pourrions retrouver dans les observations cosmologiques actuellement disponibles.

Cette hypothèse a été formulée par les physiciens Andrei Linde et Alan Guth quand ils ont constaté que le  fond diffus cosmologique (dit CMB pour cosmic microwave background) ou  fond cosmique de micro-ondes, était un rayonnement électromagnétique très homogène observé dans toutes les directions du ciel et dont le pic d’émission était situé dans le domaine des micro-ondes. Ce phénomène avait été considéré comme une conséquence du Big Bang dont l’apparition de notre univers avait été le résultat.

Mais pour Andrei Linde et Alan Guth il était difficile d’admettre que le Big Bang ne se soit produit qu’une seule fois. Il aurait pu se produire plusieurs fois en générant un nombre infini de « bébé univers ». Ceux-ci au début du phénomène de l’inflation et avant d’être finalement dispersés entreraient en collision les uns avec les autres laissant sur eux des traces que nous pourrions retrouver dans notre propre univers.

Depuis plusieurs années les astronomes ont recherché de telles traces dans les images de l ‘univers aujourd’hui disponibles, c’est-à-dire dans le Fond Diffus Cosmologique CMB . Mais il ne suffisait pas selon eux d’observer le ciel. Il fallait se donner des simulations mathématiques du phénomène.

En 2011 les cosmologues Hirania Peres et Matt Johnson proposèrent de telles simulations. Celles-ci montrèrent que les univers-bulles en train de disparaître devraient laisser des cicatrices en forme de cercle dans le CMB. Mais la preuve leur paru insuffisante. Pour préciser les choses ils prirent contact avec Zoran Hadzibabic.

Ce faisant ils durent se familiariser avec le monde étrange de la théorie quantique qui gouverne le comportement des éléments les plus fondamentaux de la nature y compris ceux qui concernent la formation des univers.

Pour la théorie quantique, le plus bas niveau d’énergie que peut atteindre l’espace-temps à partir duquel émerge tout ce qui existe est nommé un vide (vacuum). Mais si l’espace entre les univers ne cesse d’augmenter du fait de l’expansion, ce vide ne peut pas être un vrai vide. Il doit exister une énergie fondamentale provoquant l’expansion de l’ensemble.

La théorie quantique des champs ( https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_quantique_des_champs ) suggère que les espaces vides existent mais que la plupart ne sont pas aussi vides qu’ils pourraient l’être. Ce sont de « faux vides ». Un faux vide n’est pas nécessairement vide, car cet état exigerait trop d’énergie de sa part. On dit qu’il est « métastable ». Ceci signifie que dans le monde quantique, des éléments peuvent atteindre mystérieusement, par effet tunnel, des niveaux de basse énergie nommés des bulles sans passer nécessairement par des niveaux de haute énergie.

Les cosmologistes s’intéressent à ces états quantiques de faux vides, dits de false vacuum decay car ils pourraient expliquer comment notre univers a commencé. Les observations récentes concernant le début de celui-ci , incluant sa rapide expansion initiale, sont compatibles avec l’hypothèse qu’il aurait débuté comme une bulle de faux vide.

Ceci signifierait que le cosmos aurait atteint par effet tunnel dans le cadre d’un processus dit de transition de phase, un état de basse énergie sans passer par un véritable vide. Ainsi on ne pourrait pas dire comme on le fait dans le langage courant, que notre univers serait parti de rien. Il serait parti d’un état préexistant de faux vide, c’est-à-dire d’un état de basse ou très basse énergie.

Le processus pourrait être le même dans le cas d’autres univers. Ces univers peuvent commencer par de rapides expansions à partit d’états de faux vides, dans le cadre de processus dits de transition de phase.

La difficulté pour les physiciens était de prouver l’existence de tels phénomènes en s’appuyant sur de seuls arguments mathématiques, faute de preuves expérimentales. En 2017 cependant, des physiciens australiens et néo-zélandais ont publié un article montrant que les équations décrivant un état quantique de faux vide, false vacuum decay, sont les mêmes que celles décrivant les transitions de phases quantiques dans une matière artificielle dite Bose-Einstein condensate. Celle-ci est faite d’atomes ou de particules sub-atomiques à très basse température qui se transforment en une bulle quantique pouvant être décrite par une fonction d’onde à une échelle quasi-macroscopique.

Pour approfondir, Matt Johnson et ses collègues se tournèrent vers une physicienne de l’Université de Nottingham qui s’était spécialisée dans l’étude des trous noirs, Silke Weinfurtner . Ensemble ils ont créé un groupe international de physiciens pour explorer l’idée. Leurs conclusions ne sont pas encore disponibles. L’objectif est de mettre au point un Bose-Einstein condensate qui se comporterait en générant des bulles comme aurait pu le faire l’univers primitif

Référence
NewScientist 14 october 2023 page 33

Le terme de multivers signifie que notre propre univers est seulement l’un parmi une infinité d’univers coexistant avec lui. Il s’agit d’une hypothèse que de plus en plus de scientifiques prennent au sérieux. Encore faut-il en apporter la preuve.

C’est ce qu’une équipe de chercheurs de l’université de Cambridge dirigée par le Professeur Zoran Hadzibabic s’efforce de faire actuellement. On notera que celui-ci a obtenu son diplôme de chercheur post-doctorant à l’Ecole Normale Supérieure de Paris.

L’équipe postule qu’en refroidissant des atomes de potassium à une température aussi basse que possible de petites bulles apparaîtraient spontanément et se heurteraient. Ce processus devrait donner une image de la façon dont se forment les univers.

Constamment, dans un multivers primordial quantique où n’existe ni temps ni espace de nouvelles bulles d’univers se matérialisent à l’occasion de Big Bang successifs . Les nouveaux univers apparus perdent alors leurs caractères quantiques et relèvent de la physique classique. Ils entrent en collision ce qui laisse sur chacun d’eux des traces observables.

Ainsi dans le passé sont apparus de nouveaux univers qui entrant en collision avec notre univers devraient avoir laissé des traces que nous pourrions retrouver dans les observations cosmologiques actuellement disponibles.

Cette hypothèse a été formulée par les physiciens Andrei Linde et Alan Guth quand ils ont constaté que le  fond diffus cosmologique (dit CMB pour cosmic microwave background) ou  fond cosmique de micro-ondes, était un rayonnement électromagnétique très homogène observé dans toutes les directions du ciel et dont le pic d’émission était situé dans le domaine des micro-ondes. Ce phénomène avait été considéré comme une conséquence du Big Bang dont l’apparition de notre univers avait été le résultat.

Mais pour Andrei Linde et Alan Guth il était difficile d’amettre que le Big Bang ne se soit produit qu’une seule fois. Il aurait pu se produire plusieurs fois générant un nombre infini de « bébé univers ». Ceux-ci au début du phénomène de l’inflation et avant d’être finalement dispersés seraient entrés en collision les uns avec les autres laissant sur eux des traces que nous pourrions retrouver dans notre propre univers.

Depuis plusieurs années les astronomes ont recherché de telles traces dans les images de l ‘univers aujourd’hui disponibles c’est-à-dire dans le Fond Diffus Cosmologique CMB . Mais il ne suffisait pas selon eux d’observer le ciel. Il fallait se donner des simulations mathématiques du phénomène En 2011 les cosmologues Hirania Peres et Matt Johnson proposèrent de telles simulations. Celles-ci montrèrent que les univers-bulles en train de disparaître devraient laisser des cicatrices en forme de cercle dans le CMB. Mais la preuve leur paru insuffisante. Pour préciser les choses ils prirent contact avec Zoran Hadzibabic.

Pour aller plus loin ils durent se familiariser avec le monde étrange de la théorie quantique qui gouverne le comportement des éléments les plus fondamentaux de la nature y compris ceux qui concernent la formation des univers.

Pour la théorie quantique, le plus bas niveau d’énergie que peut atteindre l’espace-temps à partir duquel émerge tout ce qui existe est nommé un vide (vacuum). Mais si l’espace entre les univers ne cesse d’augmenter du fait de l’expansion, ce vide ne peut pas être un vrai vide. Il doit exister une énergie fondamentale provoquant l’expansion de l’ensemble.

La théorie quantique des champs ( https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_quantique_des_champs ) suggère que les espaces vides existent mais que la plupart ne sont pas aussi vides qu’ils pourraient l’être. Ce sont de « faux vides »

Un faux vide n’est pas systématiquement vide, car cet état exigerait trop d’énergie de sa part. On dit qu’il est « métastable ». Dans le monde quantique, les choses peuvent atteindre mystérieusement, par effet tunnel, des niveaux de haute énergie sans passer nécessairement par des niveaux de basse énergie et réciproquement. Les cosmologistes s’intéressent à ces états quantiques de faux vides car ils pourraient expliquer comment les univers peuvent commencer par de rapides expansions à partit d’états de faux vides, dans le cadre de processus dits de transition de phase.

La difficulté pour les physiciens était de prouver la véracité de tels phénomènes en s’appuyant sur de seuls arguments mathématiques faute de preuves expérimentales.

( à suivre)

Il s’agit d’une espèce fossile aujourd’hui éteinte de marsupiaux à dents de sabre qui vivait en Amérique du sud pendant le Miocène.

De nos jours, les marsupiaux sont les membres d’une sous-classes de mammifères vivant actuellement en Australie et dans les Iles Wallace et Futuna. Ils se caractérisent par le fait que la femelle porte ses nouveau-nés dans une poche extérieure ventrale où ils se nourrissent et achèvent leur croissance

Les marsupiaux à dents de sabre, membres de la famille des Thylacosmilidae, tirent leur nom de leurs canines spectaculaires en forme de sabre recourbés.

Or une découverte exceptionnelle a récemment fait la une de l’actualité paléontologique en Colombie. Il s’agit d’un fossile remarquable d’Anachlysictis gracilis, un marsupial à dents de sabre qui vivait il y a environ 13 millions d’années. Cette découverte apporte des informations sur l’évolution et le rôle de cette espèce au sein des Thylacosmilidae.

On nomme Thylacosmilidae un groupe de marsupiaux prédateurs qui ont prospéré en Amérique du Sud pendant le Miocène. Leurs canines particulières étaient des adaptations évolutives leur permettant de s’attaquer à une grande variété de proies.

Cette famille diversifiée comprenait plusieurs espèces, dont Anachlysictis gracilis, qui vient de faire l’objet de cette cette découverte. Jusqu’à présent, Anachlysictis gracilis était principalement connue par un spécimen partiel. Mais récemment, les chercheurs ont eu la chance de trouver un spécimen presque complet, comprenant un crâne et du matériel postcrânien bien conservés. Ce fossile offre un nouvel éclairage sur cette espèce méconnue et son mode de vie

La région de La Venta en Colombie est une zone riche en fossiles du Miocène. Les couches géologiques y ont livré beaucoup d’informations sur la faune ancienne de l’Amérique du Sud. La découverte a été possible grâce à des fouilles minutieuses menées par une équipe de chercheurs.

Leurs recherches a également montré une parenté étroite entre Anachlysictis gracilis et Thylacosmilus atrox, l’un des marsupiaux à dents de sabre les plus célèbres. En analysant la forme des dents, les chercheurs ont pu déduire le régime alimentaire de cette espèce, qui se nourrissait principalement de petits mammifères de la région.

Thylacosmilus atrox, le parent proche d’Anachlysictis gracilis, était un prédateur redoutable, doté de canines en forme de sabre qui lui permettaient de chasser et de tuer ses proies.

Pour approfondir leurs connaissances, les chercheurs prévoient d’étudier d’autres parties du corps d’Anachlysictis gracilis, comme la colonne vertébrale, les côtes, la hanche, les omoplates et les os des membres. Les études futures permettront de mieux comprendre la locomotion, la posture et le comportement de cet animal.

Les marsupiaux à dents de sabre, membres de la famille des Thylacosmilidae, tirent leur nom de leurs canines spectaculaires en forme de sabre recourbés.

De nos jours, les marsupiaux sont les membres d’une sous-classes de mammifères vivant actuellement en Australie et dans les Iles Wallace et Futuna. Ils se caractérisent par le fait que la femelle porte ses nouveaux-nés dans une poche extérieure ventrale où ils se nourrissent et achèvent leur croissance

Or une découverte exceptionnelle a récemment fait la une de l’actualité paléontologique en Colombie. Il s’agit d’un fossile remarquable d’Anachlysictis gracilis, un marsupial à dents de sabre qui vivait il y a environ 13 millions d’années. Cette découverte apporte des informations sur l’évolution et le rôle de cette espèce au sein des Thylacosmilidae.

On nomme Thylacosmilidae un groupe de marsupiaux prédateurs qui ont prospéré en Amérique du Sud pendant le Miocène. Leurs canines particulières étaient des adaptations évolutives pour s’attaquer à une grande variété de proies. Cette famille diversifiée comprenait plusieurs espèces, dont Anachlysictis gracilis, qui vient de faire l’objet de cette cette découverte. Jusqu’à présent, Anachlysictis gracilis était principalement connue par un spécimen partiel. Mais récemment, les chercheurs ont eu la chance de trouver un spécimen presque complet, comprenant un crâne et du matériel postcrânien bien conservés. Ce fossile offre un nouvel éclairage sur cette espèce méconnue et son mode de vie

La région de La Venta en Colombie est une zone riche en fossiles du Miocène. Les couches géologiques de cette région ont livré beaucoup d’informations sur la faune ancienne de l’Amérique du Sud. Cette découverte a été possible grâce à des fouilles minutieuses menées par une équipe de chercheurs.

Leur découverte recherche a également montré une parenté étroite entre Anachlysictis gracilis et Thylacosmilus atrox, l’un des marsupiaux à dents de sabre les plus célèbres. En analysant la forme des dents, les chercheurs ont pu déduire le régime alimentaire de cette espèce, qui se nourrissait principalement de petits mammifères de la région.

Thylacosmilus atrox, le parent proche d’Anachlysictis gracilis, était un prédateur redoutable, doté de canines en forme de sabre qui lui permettaient de chasser et de tuer ses proies. Ces caractéristiques dentaires faisaient de ces marsupiaux à dents de sabre des prédateurs redoutés.

Pour approfondir leurs connaissances, les chercheurs prévoient d’étudier d’autres parties du corps d’Anachlysictis gracilis, comme la colonne vertébrale, les côtes, la hanche, les omoplates et les os des membres. Les études futures permettront de mieux comprendre la locomotion, la posture et le comportement de cet animal. Elles apporteront ainsi une nouvelle lumière sur la vie de ce marsupial prédateur dans les forêts anciennes de l’Amérique du Sud

https://en.wikipedia.org/wiki/Patagosmilus
Thylacosmilidae https://prehistoric-fauna.com/Thylacosmilus-atrox