Europe Solidaire

Elles rendent les poêles anti-adhésives, les tissus imperméables. On les retrouve aussi parfois dans les produits cosmétiques et dans les emballages alimentaires. Leur nom : les PFAS. Le PFOA, une substance utilisée pendant des décennies par les géants de la chimie, a été interdit en France en 2020. Gros plan sur les stratégies des industriels pour défendre ces substances, qu’ils continent à utiliser.

https://www.francetvinfo.fr/replay-magazine/france-2/complement-d-enquete/complement-d-enquete-pfas-la-grande-intox-de-l-industrie_6979073.html

Le magazine Complément d’enquête dévoile une enquête collaborative sur le coût de la décontamination du continent européen par les « polluants éternels », et sur les campagnes d’influence de certains industriels pour éviter leur interdiction.

Au cours d’une enquête d’un an, les partenaires du Forever Lobbying Project, dont « Complément d’enquête » fait partie, ont rassemblé un total de 14 331 documents sur les PFAS ou substances per- et polyfluoroalkylées). Il s’agit de documents internes aux entreprises, mais aussi de documents officiels concernant tous les échanges entre les institutions européennes et nationales avec les entreprises et les lobbies des PFAS. 

L’équipe a décidé de contribuer au développement des connaissances sur les PFAS au-delà de l’enquête, en partageant tous les documents obtenus dans les 16 pays partenaires avec deux bases de données basées aux États-Unis, l’Industry Documents Library https://www.industrydocuments.ucsf.edu/ de l’université de Californie à San Francisco (où se trouvent les célèbres « Tobacco Papers ») et Toxic Docs https://www.toxicdocs.org/(Columbia University, New York, et City University of New York).

Ces documents sont accessibles à tous

Désormais : le public, les chercheurs, les régulateurs, les gouvernements, les organisations de la société civile et les autres journalistes ne peuvent les ignorer.

Par ailleurs, certains des documents que nous avons obtenus ont ensuite été publiés sur le site internet des pouvoirs publics locaux.

Que sont les PFAS

Ce sont des molécules chimiques auxquelles les industriels sont devenus accros, qui rendent les poêles antiadhésives, les tissus imperméables. On les retrouve aussi parfois dans les produits cosmétiques et dans les emballages alimentaires des sandwichs. Leur nom : les PFAS. Il en existe près de 10 000. Au fil des années, certaines sont reconnues comme cancérogènes. Le PFOA, une substance utilisée pendant des décennies par les géants de la chimie, a été interdit en France en 2020. 

En collaboration avec 46 journalistes européens du Forever Lobbying Project, les équipes de « Complément d’enquête » ont investigué sur les stratégies des industriels pour défendre ces substances alors qu’à l’Assemblée nationale et aux autorités européennes, des projets d’interdiction des PFAS sont en discussion. « Complément d’enquête » révèle comment certains industriels sont parvenus à convaincre les élus et gouvernants que certaines de ces substances seraient sans risque. 

Aux Etats-Unis, les géants de la chimie connaissent la dangerosité de certains PFAS depuis des décennies mais ils l’ont longtemps dissimulée. Que savaient les industriels français, comme Tefal ou Arkema, de leur dangerosité ? 

A Rumilly, des boues contaminées enfouies par Tefal

En Haute-Savoie, Tefal, la marque française emblématique qui produit les célèbres poêles antiadhésives, a toujours affirmé avoir arrêté d’utiliser du PFOA en 2012, près de dix ans avant que la loi ne l’y oblige. Mais quelle est la responsabilité de l’industriel dans la pollution autour de l’usine avant cet arrêt ?

Documents confidentiels à l’appui, « Complément d’enquête » révèle comment l’environnement autour de l’usine Tefal a été contaminé par les PFAS. L’industriel a-t-il pris toutes les mesures pour garantir la sécurité de ses employés qui travaillaient au contact de la molécule ? Tefal assure avoir toujours tout mis en œuvre pour protéger la santé de ses salariés et pointe l’éventuelle responsabilité d’autres industries environnantes dans la pollution aux PFAS qui touche la région.

Arkema informé dès les années 2000 de la dangerosité de certains PFAS

Les journalistes de « Complément d’enquête » se sont également intéressés à Arkema , leader de la chimie française, et à son site de Pierre-Bénite, au sud de Lyon. Selon des documents confidentiels que « Complément d’enquête » s’est procuré, Arkema est informé dès les années 2000 par ses homologues américains de la dangerosité de certains PFAS, et des risques de contamination des populations autour des sites de production.

Cependant en France, les habitants des communes du sud de Lyon devront attendre que les médias s’emparent du sujet deux décennies plus tard pour être informés. Arkema affirme avoir toujours respecté les réglementations en vigueur.

Le coût considérable de la dépollution

Qui doit aujourd’hui payer la dépollution ? Entre industriels et collectivités, de nombreuses batailles juridiques s’engagent. Se débarrasser de ces polluants éternels est un enjeu sanitaire mais aussi financier. Pour estimer le coût de cette dépollution pour l’Europe, le Forever Pollution Project a compilé des milliers de données scientifiques et économiques. Le chiffre est vertigineux : 100 milliards d’euros par an, plus de la moitié du budget annuel de l’Union européenne.

Source

Une enquête d’Emilie Rosso, Pierre-Stephane Fort et Marielle Krouk / Studio Fact.
En collaboration avec le Forever Lobbying Project.

Pour en savoir plus

Les PFAS : questions-réponses

Que sont les PFAS ? Pourquoi posent-ils problème ? Quelle est la réglementation aujourd’hui ? France Chimie fait le point pour répondre aux questions sur ce sujet complexe

Que sont les PFAS ?

Les substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées, souvent appelées « PFAS », sont un groupe diversifié de produits chimiques qui sont utilisés par de nombreux secteurs industriels et présentes dans beaucoup de produits de la vie courante.

La famille des PFAS est très étendue et variée. On parle de 4 000, 5 000 voire 10 000 substances, qui contiennent toutes des liaisons carbone-fluor très stables. On les retrouve sous 3 formes : le plus souvent liquide (par exemple, les alcools fluorotélomères) ou gazeuse (par exemple, les réfrigérants à base d’hydrofluorocarbures), mais ils existent aussi sous forme solide (par exemple, les fluoropolymères).

Dans quels produits les trouve-t-on ? Pourquoi sont-ils si répandus ?

Les PFAS sont très répandus car ils ont des propriétés uniques : résistance aux milieux corrosifs, à la température, antiadhérents, excellents isolants électriques, ou encore leur biocompatibilité.

C’est pour cela qu’ils sont utilisés dans de nombreux secteurs industriels et qu’on les retrouve dans beaucoup de produits de la vie courante, tels que des dispositifs médicaux et certains médicaments, les téléphones portables, les tablettes et les systèmes de télécommunications, les semi-conducteurs hautement techniques, les avions, les panneaux solaires, les turbines et les batteries essentielles aux énergies alternatives.

Ils sont par ailleurs présents dans de nombreuses usines de procédés en tant que réactifs, ou fluides (lubrifiants ou réfrigérants) ou encore comme élément d’un équipement (pompes, vannes, joint, tuyau) du fait de leur résistance aux milieux corrosifs, à la température et/ou à la pression. Certains procédés (électrolyse, chimie de spécialité) utilisent des membranes qui contiennent des PFAS.

Pourquoi les PFAS posent-ils un problème ?

Les liaisons chimiques (carbone-fluor) présentes dans les PFAS comptent parmi les plus stables. Grâce à cela, les PFAS sont très résistants mais ils se dégradent très peu une fois dans l’environnement (dans l’eau, l’air ou les sols). Certains peuvent s’accumuler dans les organismes vivants et se retrouver dans la chaîne alimentaire. D’autres sont mobiles, transportés sur de très longues distances par l’eau ou l’air loin de leur source d’émission. On peut mesurer aujourd’hui des PFAS dans de nombreux milieux. Même si les concentrations quantifiées sont souvent très faibles et les substances analysées variées, l’imprégnation des organismes et des milieux est un motif de préoccupation légitime qui impose d’en évaluer les risques et, le cas échéant, de prendre les mesures de réduction qui s’imposent.

La dangerosité des PFAS pour la santé et l’environnement a fait l’objet de nombreuses études, et les connaissances continuent de progresser sur un nombre important de ces substances.

La dangerosité est avérée pour un nombre limité de ces composés chimiques1, qui présentent des effets avérés sur l’organisme, comme par exemple l’augmentation du taux de cholestérol, l’apparition de cancers ou des impacts sur la fertilité et le développement du fœtus. Certains sont suspectés d’interférer avec le système endocrinien (thyroïde) et immunitaire. Toutefois, une toxicité n’est pas avérée à ce jour pour tous les PFAS. Certains composés bien caractérisés n’ont montré qu’un potentiel de persistance, sans autre dangerosité. Des études par sous-familles ont été et continuent d’être menées, au regard du grand nombre de structures chimiques à investiguer.

Enfin, comme pour toute autre substance chimique, si un PFAS présente un potentiel de toxicité ou d’écotoxicité avéré et que ce risque ne peut être maitrisé, il est important d’en restreindre l’usage pour éviter l’apparition d’effets néfastes dans les milieux et les populations.

Tous les PFAS sont-ils identiques ?

Tous les PFAS ne sont pas identiques et il n’est pas scientifiquement exact ou approprié de les considérer tous comme présentant un risque. Chaque substance chimique a ses propres propriétés et des utilisations qui peuvent avoir un impact différent sur la santé ou l’environnement.

Certains PFAS sont sous forme solide (par exemple, les fluoropolymères), d’autres sont des liquides (par exemple, les alcools fluorotélomères) et d’autres gazeux (par exemple, les réfrigérants à base d’hydrofluorocarbures). Certains PFAS sont des polymères de taille importante, à chaine longue, tandis que d’autres sont de plus petites molécules qui peuvent se déplacer plus facilement dans l’environnement.

Pourquoi les PFAS ne sont-ils pas interdits ? 

En Europe, une réglementation très stricte encadre la production et l’utilisation des substances chimiques (voir question suivante). Certaines substances de la famille des PFAS ont ainsi déjà été interdites (PFOA et PFHxS) ou fortement restreintes (PFOS) dans leur production, utilisation et mise sur le marché.

Mais les préoccupations quant aux PFAS sont assez récentes et les connaissances scientifiques dans ce domaine évoluent en permanence, permettant de mieux en mieux connaitre les éventuels effets sur la santé et l’environnement des différentes substances. La famille des PFAS regroupe en effet de nombreuses substances variées dont les risques potentiels ne sont pas de même intensité.

Dans le cadre du projet de restriction des PFAS en cours d’adoption au niveau européen, l’ECHA (Agence européenne des produits chimiques) devra se prononcer sur le danger intrinsèque de ces 5000 substances et sur le risque qu’elles engendrent pour la société. Des interdictions par usage en découleront. Les avis de l’ECHA permettront d’orienter les efforts d’innovation des industriels dans des produits de substitution. 

Les PFAS sont utilisés par de nombreuses industries et parfois impossibles à remplacer avec les procédés et les technologies actuelles. Les interdire en bloc au niveau européen ferait peser un risque important sur la production industrielle et l’emploi et compromettrait la transition énergétique et la souveraineté de l’Europe, et ce alors que leur toxicité n’est parfois que suspectée et que des mesures peuvent être prises pour maitriser ce risque.

En France, les sites industriels ont mené en 2023 et 2024 une vaste campagne de prélèvements et de mesures des PFAS dans leurs rejets aqueux qui permet de détecter la présence éventuelle de PFAS et d’en comprendre l’origine, le cas échéant. Ces analyses permettent d’identifier les possibilités de réduction et traitements adaptés à mettre en œuvre. Les premières conclusions de ces analyses font apparaitre, d’une part, que les eaux utilisées par les sites (eaux prélevées dans le milieu en particulier) sont souvent contaminées et, d’autre part, que l’utilisation de mousse incendie fluorée, conformément à la réglementation, a été une source conséquente de contamination des sites.  

Où en est la réglementation ?

Au niveau international

La Convention de Stockholm de 2001, accord international visant à encadrer certains polluants organiques persistants, réglemente la fabrication et l’utilisation de plusieurs composés de la famille des PFAS (PFOS1, PFOA2 et PFHxS3) au niveau mondial. D’autres composés PFAS devraient intégrer la liste des substances soumises prochainement. 

Cette Convention réglemente aussi la gestion des déchets contenant des polluants organiques persistants. 

En Europe

En Europe, le règlement REACH a déjà permis des restrictions d’utilisation de certains PFAS.

De plus, 20 PFAS sont ciblés dans la directive relative à la qualité des eaux destinées à la consommation humaine, et autant dans les projets de révision de la liste de substances prioritaires de la Directive Cadre sur l’Eau et de celle de la directive établissant des Normes de Qualité Environnementale.

Enfin, un renforcement de l’encadrement de ces substances est attendu :

• D’une part, dans le cadre de REACH, via deux projets de restriction portant sur :
  • L’interdiction de la fabrication, de la mise sur le marché et de l’utilisation des PFAS
  • L’interdiction de l’utilisation des PFAS dans les émulseurs incendie, assortie de différentes périodes dérogatoires  
• D’autre part, via d’autres réglementations (déchets, matériaux en contact des denrées alimentaires, émissions industrielles), par des mesures de surveillance et de réduction, complétées par des actions non réglementaires.

En France

Porté par le ministère de la Transition écologique et de la Cohésion des territoires, le plan d’action PFAS 2023-2027 vise à réduire les risques à la source, à poursuivre la surveillance des milieux, à accélérer la production des connaissances scientifiques et à faciliter l’accès à l’information pour les citoyens. Il s’appuie sur 6 axes stratégiques :

• Axe d’action 1 : Disposer de normes sur les rejets et les milieux pour guider l’action publique;
• Axe d’action 2 : Porter au niveau européen une interdiction large pour supprimer les risques liés à l’utilisation ou la mise sur le marché des PFAS ;
• Axe d’action 3 : Améliorer la connaissance des rejets et de l’imprégnation des milieux, en particulier des milieux aquatiques, pour réduire l’exposition des populations ;
• Axe d’action 4 : Réduire les émissions des industriels émetteurs de façon significative ;
• Axe d’action 5 : La transparence sur les informations disponibles ;
• Axe d’action 6 : Une intégration, à moyen terme dans le plan micropolluants.

L’action n°2 correspond aux initiatives de la France pour accélérer et orienter le projet de restriction envisagé dans le cadre de REACH.

L’action n°4 se traduit par l’adoption de deux arrêtés ministériels :

• Pour les rejets dans l’eau, celui du 20 juin 2023, prescrivant, aux installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE) soumises au régime de l’autorisation, la surveillance dans leurs rejets aqueux de toutes les substances PFAS susceptibles de s’y trouver. Les résultats des campagnes de mesures sont étudiés par le ministère en 2025. Devraient ensuite être pris d’autres textes réglementaires ou arrêtés préfectoraux visant la surveillance pérenne des PFAS dans les effluents aqueux des exploitants émetteurs voire fixant des valeurs limites d’émission ;
• Pour les rejets dans l’air, celui du 31 octobre 2024, prescrivant l’analyse des PFAS dans les émissions atmosphériques des installations d’incinération / co-incinération / traitements thermiques de déchets.

L’industrie chimique est-elle opposée à une réglementation plus stricte ?

L’industrie de la Chimie soutient une réglementation européenne proportionnée et différenciée des PFAS.

Elle appelle à ce que l’encadrement de ces 5 000 à 10 000 substances soit différencié selon le risque qu’elles représentent pour la santé et pour l’environnement. C’est-à-dire selon leurs différents profils toxicologique et éco-toxicologique et selon leurs différents usages (en tant qu’intermédiaires de synthèse ou réactifs, dans les équipements industriels, professionnels, les articles pour les consommateurs, à usage diffus ou non).  

L’industrie a besoin de visibilité : d’une part pour orienter son effort d’innovation dans des alternatives plus vertueuses, tout aussi efficaces et compétitives, et d’autre part, pour être en mesure de confirmer des investissements stratégiques pour l’Europe (batteries, hydrogène, micro-électronique, santé). Elle appelle donc à ne pas attendre la fin de la procédure de restriction en cours et à publier au fur et à mesure les avis de l’agence européenne.

Pour être efficace, cet encadrement des PFAS devra s’accompagner d’un contrôle strict des importations des articles pouvant utiliser des PFAS dans leur fabrication, problème qui se renforce avec le développement du commerce en ligne.

Cette approche doit également s’inscrire dans le cadre d’un contrôle renforcé des émissions des sites industriels (tel que le propose le Plan PFAS du gouvernement) et d’une gestion adaptée des déchets.

En revanche, France Chimie ne soutient pas des interdictions nationales, qui feraient fi de l’évolution de la réglementation européenne en cours.

Ne peut-on pas appliquer le principe du pollueur-payeur ?

L’industrie de la Chimie soutient le principe pollueur-payeur : celui-ci doit être appliqué selon des principes robustes et concerner l’ensemble des secteurs qui rejettent aujourd’hui des PFAS dans le milieu aquatique.

Pour être efficace, cela suppose d’abord que les méthodes analytiques de mesure des rejets soient fiables et que la méthode de calcul soit définie. L’arrêté du 20 juin 2023 en fixe le cadre.

Ce principe devra s’appliquer à toutes les entités, publiques ou privées, et ne pas concerner seulement les activités industrielles. A défaut, il constituerait un impôt de production de plus pour l’industrie française. De plus, il conviendra de ne prendre en compte que les rejets ajoutés dans l’environnement, c’est à dire directement liés à l’activité des sites concernés.

Enfin, le code de l’environnement dans son article L213-10-2 encadre les montants maximums que les agences de l’eau doivent appliquer pour ce type de rejets. Il n’y a pas lieu d’introduire un tarif différent.   

Pourquoi découvre-t-on seulement maintenant des taux importants de PFAS sur plusieurs sites ?

Les PFAS sont fabriqués car ils présentent des propriétés et des performances très intéressantes pour de nombreuses applications. Mais la connaissance sur ces substances évolue et la préoccupation quant à leurs impacts sur la santé et l’environnement est relativement récente.

Les industriels, les autorités et l’ensemble de nos organismes de recherche sur la santé se sont donc intéressés aux PFAS ces dernières années, en en faisant une préoccupation première. C’est grâce au renforcement des contrôles et des analyses menés qu’on est aujourd’hui en mesure de mieux connaitre les risques liés à ces substances et de mieux détecter leur présence dans l’environnement.  

Quels sont les principaux sites de Chimie émetteurs de PFAS ?

La campagne de prélèvements et de mesures initiée par le ministère se termine. Les résultats ont été renseignés au fil de l’eau, comme demandé par arrêté, et transmis aux autorités. Les DREAL régionales ont publié ces données, mais il n’existe pas à ce jour de vision nationale du sujet.

Quelles mesures prennent les entreprises pour limiter ces rejets dans l’environnement ?

Les entreprises de la Chimie sont pleinement engagées dans la maîtrise des impacts environnementaux (air, eau, sols, déchets…) de leurs installations. Les sites mettent en œuvre les meilleures techniques disponibles (MTD) dans le cadre de la réglementation des émissions industrielles (IED) qui vise les activités industrielles polluantes. Ils y consacrent près de 900 millions d’euros par an. La Chimie a par exemple réduit de plus de 80% ses émissions de métaux lourds ou phosphore dans l’eau et de plus de 50% ses émissions d’azote.

Concernant les rejets de PFAS, les sites producteurs de PFAS sont engagés dans les démarches de progrès qui sont définies avec les pouvoirs publics, dans leurs arrêtés préfectoraux au gré des nouvelles connaissances acquises sur les risques de ces substances. Ils déploient ainsi des mesures de réduction de leurs émissions par la mise en place de traitements adaptés.

Les autres sites industriels participent à la campagne de mesures afin d’évaluer la quantité de PFAS qu’ils ajoutent éventuellement dans l’environnement et, selon les résultats, pourraient être amenés à engager des plans d’actions complémentaires et des investissements correspondants. Il s’agit de la première campagne de mesures de PFAS. Elle est destinée à quantifier les niveaux de rejets des sites et à prescrire la mise en place de mesures de réduction dans les cas problématiques. Le contexte local devra être pris en compte.

Enfin, France Chimie est impliquée depuis 2 ans dans un programme avec le GESIP pour la qualification d’émulseurs sans fluor (utilisés pour éteindre les incendies) – ce qui devrait permettre de réduire une des sources connues de rejets dans l’environnement.

Comment font les industriels pour en éliminer la présence ou réduire les concentrations dans les rejets ?

A ce jour, il existe plusieurs solutions de traitement pour réduire la présence des PFAS dans les eaux de rejets : adsorption au charbon actif, séparation par osmose inverse ou nanofiltration, utilisation de résines échangeuses d’ions, etc. D’autres procédés sont en cours de développement.

La performance de ces différentes solutions est variable en fonction du type de PFAS. Les niveaux d’efficacité varient entre 40% et 95%.

Il appartiendra à chaque site, présentant un niveau de rejet considéré comme excessif par les pouvoirs publics, d’évaluer la meilleure technologie à retenir en tenant compte de plusieurs facteurs comme le ou les PFAS concernés, l’efficacité et le coût de la technologie (Dépenses d’investissement et d’Exploitation) mais aussi les volumes de rejets à traiter.

Pourquoi l’industrie n’utilise-t-elle pas des alternatives aux PFAS ?

Peu d’alternatives existent aujourd’hui à ces substances chimiques qui jouent souvent un rôle crucial dans la production industrielle et certains secteurs sont pleinement engagés dans la recherche de substances de substitution.

Chaque fois que cela est possible, des entreprises ou des secteurs ont déjà cessé d’en utiliser. C’est le cas, par exemple, du secteur de la cosmétique qui, au niveau européen, a annoncé qu’il cesserait toute utilisation d’ingrédients contenant des PFAS d’ici 2026. Autre exemple : plusieurs industries travaillent à la substitution des mousses incendies fluorées utilisées sur les sites, mais aussi très largement par la sécurité civile, les pompiers, la défense ou les aéroports.

Enfin, recourir à des alternatives aux PFAS n’est pas la seule réponse. Certaines applications ne disposent d’aucune solution alternative aujourd’hui (notamment dans la chimie fine pharmaceutique). Dans d’autres cas, les solutions sont moins vertueuses, pas aussi efficaces et parfois très coûteuses. Il incombe alors aux industriels d’agir pour maitriser les risques liés à ces substances aux performances uniques, tout au long du cycle de vie de leur production : en amont, lors de la fabrication, en éliminant autant que possible leur présence dans leurs rejets, et en aval, en veillant à une gestion responsable de la fin de vie des produits qui en contiennent.

Pour beaucoup de cosmologistes, cette disparition se produira inévitablement. L ‘univers est apparu à la fin du Big Bang. Depuis il n’a pas cessé de s’étendre à une vitesse qui est de plus en plus facile à mesurer. Continuera-t-il à le faire, voire en accélérant, comme l ‘indiquent les mesures actuelles, ou au contraire se re-contractera-t-il jusqu’à disparaître, quitte à réapparaitre à nouveau, ceci dans un cycle sans fin (univers périodique).

En attendant d’en savoir plus, les cosmologistes évoquent aujourd’hui un autre mécanisme, qu’ils appellent le Big Slurp. Cette hypothèse suggère qu’à tout moment et lieu dans l’univers, une bulle de vide pourrait apparaître et s’étendre à la vitesse de la lumière en engloutissant tout sur son passage.

Cependant si nous sommes encore là pour en discuter, n’est-ce pas qu’un phénomène physique jusqu’ici méconnu stabiliserait l’univers. Ne relèverait-il pas de la théorie quantique des champs, quantum field theory?

La théorie quantique des champs est une approche en physique théorique permettant de construire des modèles décrivant l’évolution des particules, en particulier leur apparition ou disparition lors des processus d’interaction. Il ne s’agit donc pas d’une seule théorie, mais plutôt d’un cadre théorique, qui tire son nom de la combinaison entre la notion classique de champ et des principes et outils de la mécanique quantique relativiste. Selon cette approche, l’attention est portée non pas sur des particules, mais sur des champs, pénétrant l’espace et considérés comme plus fondamentaux.

Le plus important de ces champs est le champ de Higgs, associé au boson de Higgs, qui pénétré tout l’univers et donne leurs masses aux particules élémentaires.

L’hypothèse du boson de Higgs a été récemment vérifiée par la découverte en 2012 de ce boson, faite au Large Hadron Collider du CERN. Cette découverte a permis de confirmer le fait que si le champ de Higgs n’est pas stable, c’est parce qu’il n’a pas encore atteint son plus bas niveau d’énergie. Ceci se produirait au cours d’un processus appelé transition de phase qui n’a pas encore eu lieu.

Dans ce cas, les effets de cette transition seraient terrifiants. Des bulles de vide apparaîtraient et se répandraient dans tout l’univers à la vitesse de la lumière. Elles détruiraient tout à leur passage.

Aujourd’hui ceci ne s’est pas produit car le Higgs n’a pas atteint son plus bas niveau d’énergie. Il est resté suspendu dans un niveau intermédiaire, c’est-à-dire dans un état dit métastable. La stabilité du champ de Higgs dépend de la façon selon laquelle les autres particules élémentaires interagissent avec lui. Dans l’état actuel des connaissances, cela n’est pas prévisible. On ne peut que faire des hypothèses.

Les bosons tendent à rendre le champ plus stable. Au contraire les fermions, tels que les quarks, augmentent l’instabilité., accroissant les risques de transition de phase. Les mesures récentes faites au LHC n’incitent pas à l’optimisme. Le Higgs apparaît comme métastable. Dans ces conditions, l’univers semble condamné. La seule incertitude qui demeure concerne la date de sa disparition, l’année prochaine ou dans des milliards d’années.

Les défauts dans l’espace-temps que l’on observe aujourd’hui peuvent accélérer la transition de phase. Selon le cosmologiste britannique Rajantie, il faut penser à de forts champs gravitationnels locaux, à des cordes cosmiques persistantes ou à la présence d’une population de petits trous noirs. En 2014, les cosmologistes Ruth Gregory et Ian Moss ont montré que les petits trous noirs primordiaux, à supposer qu’ils existent, possèdent des champs gravitationnels concentrés en un point unique, ce qui les rend particulièrement dangereux quand ils s’évaporent.

Références
https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_field_theory

Artt Rajantie https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.113.211102

New Scientist 23 nov 2024 P 35

Le vaisseau spatial de la NASA Europa Clipper a entrepris le 14 octobre 2024, porté par la puissante fusée Falcon Heavy de Space X, de faire désormais route vers la planète Jupiter

 Europa Clipper 

Son objectif est une lune de Jupiter nommée Europa. L’intérieur de celle-ci, sous une croûte dure et glacée, paraît comporter un immense océan d’eau salée où pourraient se trouver réunis tous les éléments nécessaires pour que s’y développe une vie analogue à celle que l’on trouve dans les océans terrestres.

Pendant des années, Europa a fait rêver les scientifiques espérant y trouver les indices d’une vie extraterrestre. Mais ils devront patienter encore un peu. De tels voyages durent si longtemps que la plupart de ceux qui l’ont décidé ne seront plus là avant d’en connaître les résultats.

Le lancement de Europa Clipper n’est que la première étape d’une aventure qui a déjà demandé 20 ans de préparation et coûté plus de 5 milliards de dollars. Après avoir atteint les confins de Jupiter en 2030, après une trajectoire en spirale autour de la Terre et de Mars, il fera 49 fois le tour de Europa pendant plus de quatre ans.

Faiblement éclairés pendant les levers de soleil, Jupiter et les astres du système solaire extérieur conserveront l’essentiel de leurs mystères. Mais se sont les autres océans glacés des lunes de Saturne Titan et Enceladus qui retiendront le plus l’attention.

Il est très probable que de la vie s’y soit développée, mais sous quelles formes. Il n’est pas interdit de rêver et d’imaginer que nos successeurs pourraient un jour communiquer avec cette vie extraterrestre.

Sur la voie de l’accès des entreprises et des consommateurs à une énergie propre, abordable et sûre, l’Union européenne (UE) a un rôle essentiel à jouer.

 Aujourd’hui elle est confrontée à un défi car sa production et sa consommation d’énergie sont responsables d’une grande partie des gaz à effet de serre émis par le continent. De plus elle reste dépendante de ses importations d’énergie, principalement le pétrole et le gaz venant des Etats arabes du Moyen-Orient.

Pour remédier à cette situation, en juillet 2020, la Commission européenne avait proposé une stratégie de l’hydrogène pour une Europe climatiquement neutre, visant à accélérer le développement de l’hydrogène propre dit aussi vert Rappelons que dans un rapport adopté en mai 2021, les députés européens avaient déclaré que seul l’hydrogène vert produit à partir de sources renouvelables pouvait contribuer durablement à la neutralité climatique à long terme.

Il existe différents types d’hydrogène, classés en fonction du processus de production et des émissions de gaz à effet de serre qui en résultent. L’hydrogène propre (« hydrogène renouvelable » ou « hydrogène vert ») est produit par l’électrolyse de l’eau en utilisant de l’électricité provenant de sources renouvelables et n’émet aucun gaz à effet de serre pendant sa production. Ces sources sont aujourd’hui pour la France l’hydroélectricité et le nucléaire. On emploie souvent en ce cas le terme d’hydrogène rose.

L’hydrogène rose, également connu sous le nom d’hydrogène nucléaire, est un type d’hydrogène généré via l’électrolyse de l’eau en utilisant de l’électricité provenant de centrales nucléaires. L’hydrogène rose se distingue des autres types et couleurs d’hydrogène par la source d’énergie utilisée pour produire l’électricité nécessaire à l’électrolyse qui est le nucléaire?

Les députés européens ont insisté sur l’importance d’une classification des différents types d’hydrogène et souhaitent une terminologie uniforme à l’échelle de l’UE pour faire une distinction claire entre l’hydrogène renouvelable et l’hydrogène à faible teneur en carbone. Les députés ont également souhaité que la Commission et les pays de l’UE stimulent la production et l’utilisation de ce carburant à partir de sources renouvelables.

Une économie de l’hydrogène

Actuellement, l’hydrogène ne joue qu’un rôle mineur dans l’approvisionnement énergétique global. Des défis se posent en termes de compétitivité des coûts, des échelles de production, des besoins en infrastructures et de sécurité perçue. Toutefois, on s’attend à ce que l’hydrogène permette des transports, un chauffage et des processus industriels sans émission, ainsi qu’un stockage d’énergie intersaisonnier.

L’hydrogène représente environ 2 % du mix énergétique de l’UE. La quasi-totalité de l’hydrogène – 95 % – est produite à partir de combustibles fossiles, qui libèrent 70 à 100 millions de tonnes de CO2 chaque année.

Selon des recherches, les énergies renouvelables pourraient fournir une part substantielle du mix énergétique européen en 2050, dont l’hydrogène pourrait représenter jusqu’à 20 %, et plus particulièrement 20 à 50 % de la demande énergétique dans les transports et 5 à 20 % dans l’industrie.

Une économie de l’hydrogène renouvelable pourrait réduire considérablement l’impact sur le réchauffement climatique par rapport à une économie basée sur les énergies fossiles.

Aujourd’hui l’hydrogène est surtout utilisé comme matière première dans les processus industriels, mais aussi comme carburant pour les fusées spatiales.

Cependant compte tenu de ses propriétés, l’hydrogène peut être un bon combustible. car son utilisation à des fins énergétiques n’entraîne pas d’émissions de gaz à effet de serre (l’eau est le seul sous-produit du processus)

Par ailleurs il peut être utilisé pour produire d’autres gaz, ainsi que des carburants liquides .

De plus les infrastructures existantes (transport et stockage du gaz naturel) peuvent être réutilisées pour l’hydrogène.

Enfin il a une densité énergétique supérieure à celle des batteries et peut donc être utilisé pour le transport de marchandises lourdes et sur de longues distances.

L’hydrogène dans le futur marché du gaz

Pour aider à réduire les émissions de gaz à effet de serre dans le bloc conformément aux plans pour le climat et le marché intérieur de l’énergie, l’UE travaille sur un paquet sur les marchés de l’hydrogène et du gaz décarboné. En février 2023, la commission de l’énergie a soutenu les propositions de la Commission visant à faciliter l’adoption de gaz renouvelables et à faible émission de carbone, y compris l’hydrogène et le biométhane, sur le marché du gaz de l’UE.

La législation créerait également un système de certification pour les gaz à faible émission de carbone et garantirait que les consommateurs puissent changer de fournisseur plus facilement afin de choisir des gaz renouvelables et à faible émission de carbone plutôt que des combustibles fossiles.

Les députés voulaient s’assurer qu’une capacité transfrontalière suffisante soit disponible pour établir un marché européen intégré de l’hydrogène et permettre à l’hydrogène de circuler librement à travers les frontières.

Le Parlement et les pays de l’UE négocient les règles finales.

Alors que l’UE s’éloigne de la dépendance vis-à-vis des combustibles fossiles russes et s’efforce de respecter son engagement à la neutralité carbone d’ici 2050, la Commission a présenté, en 2022, la stratégie REPower EU pour une énergie plus abordable, sûre et durable. Dans le cadre de ce plan, l’UE devrait augmenter la production d’hydrogène renouvelable d’ici 2030. Ce point porterait la quantité d’hydrogène à 20 mégatonnes/an par rapport aux 10 mégatonnes/an proposées dans la stratégie 2020 sur l’hydrogène.

Dans le cadre de la législation visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre – surnommée « Ajustement à l’objectif 55 » – en octobre 2022, les députés européens ont adopté leur position sur un projet de règles européennes visant à stimuler le déploiement de stations de recharge et de ravitaillement alternatif, notamment pour l’électricité et l’hydrogène. En 2021, l’UE comptait 136 points de ravitaillement en hydrogène.

En mars 2023, le Parlement et le Conseil se sont mis d’accord sur des objectifs nationaux obligatoires pour le déploiement de l’infrastructure. Les nouvelles règles prévoient la mise en place de stations de ravitaillement en hydrogène au moins tous les 200 km sur les routes principales de l’UE d’ici 2031.

Le Parlement a adopté les règles lors de la session plénière de juillet. Elles entreront en vigueur une fois approuvées par le Conseil.

Selon Christophe Poinssot, directeur général délégué et directeur scientifique du BRGM, Bureau de Recherches Géologiques et Minières, des gisements prometteurs de lithium ont été identifiés sur le territoire national, suscitant l’intérêt des experts et des industriels. Au moment du passage du moteur à explosion au moteur électrique alimenté par des batteries dites au lithium-ion, cette découverte pourrait changer l’industrie des batteries et accélérer la transition énergétique. Quelles sont les perspectives pour la France dans ce domaine stratégique ?

La France possède une géologie favorable à la présence de lithium  Très réactif, le lithium n’existe pas à l’état natif dans le milieu naturel, mais uniquement sous la forme de composés ioniques. On l’extrait de roches de type pegmatite, ainsi que d’argiles et de saumures dont la France ne manque pas. L’élément chimique est le plus souvent directement utilisé à partir des concentrés miniers.

Des indices prometteurs avaient été découverts lors de précédentes prospections. Aujourd’hui, les technologies modernes permettent d’étudier le sous-sol plus en profondeur et de manière plus précise, ouvrant la voie à de nouvelles découvertes.

L’exploitation du lithium en France représenterait un atout considérable pour l’économie nationale et européenne. Ce métal, essentiel à la fabrication des batteries lithium-ion, est au cœur de la transition vers les véhicules électriques et le stockage d’énergie renouvelable.

Voici un aperçu des enjeux :

L’exploitation du lithium en France représenterait un atout considérable pour l’économie nationale et européenne. Ce métal, essentiel à la fabrication des batteries, est au cœur de la transition vers les véhicules électriques et le stockage d’énergie renouvelable.

La production locale de lithium permettrait de réduire la dépendance aux importations et de créer une filière industrielle complète, de l’extraction à la production de batteries. Par contre, l’exploitation minière soulève des questions environnementales et sociétales qui devront être traitées de manière transparente et responsable.

L’exploitation potentielle du lithium en France s’inscrit dans une dynamique plus large de réindustrialisation verte. Les gisements prometteurs pourraient attirer des investissements massifs et stimuler l’innovation dans le secteur minier. Plusieurs pistes sont envisagées :

1. Développement de techniques d’extraction moins invasives.
2. Mise en place de procédés de recyclage efficaces.
3. Intégration de l’intelligence artificielle dans la prospection.
4. Création de partenariats public-privé pour accélérer la recherche.

Ces avancées pourraient positionner la France comme un leader européen dans l’exploitation durable du lithium, contribuant de ce fait à la souveraineté énergétique du continent tout en respectant les engagements climatiques.

Note

Le risque d’explosion est l’un des points faibles des batteries lithium-ion que nous utilisons tous les jours pour alimenter nos appareils électroniques portables. Des chercheurs annoncent aujourd’hui être en mesure d’éliminer ce risque tout à maintenant les performances des batteries. Le tout en recourant à un électrolyte à base d’eau. Le résultat reste cependant à perfectionner.

Dans une batterie lithium-ion conventionnelle, un solvant organique fait office d’électrolyte. Avec pour inconvénient majeur : des risques de courts-circuits pouvant conduire à l’explosion. D’où l’idée d’étudier la possibilité de recourir à un électrolyte aqueux. Mais les batteries nouvelle génération ainsi conçues ne présentent pas les performances attendues.

Ou plutôt ne présentaient pas. Des chercheurs de l’université du Maryland (États-Unis) et d’un laboratoire de recherche de l’armée américaine annoncent en effet être parvenus à dépasser un problème majeur qui se posait jusqu’alors. Car plongées dans un électrolyte aqueux, les électrodes de la batterie en graphite ou en lithium ont la fâcheuse tendance à subir la corrosion.

L’équipe américaine a donc mis au point un revêtement protecteur. Ce gel polymère hydrophobe se décompose à l’occasion du premier chargement de la batterie pour former une interface mince entre l’électrolyte et l’électrode. Cette dernière est alors protégée et peut remplir pleinement son rôle.

Mais avant de pouvoir être commercialisé, le prototype fabriqué devra être homologué.

En cosmologie, l’énergie sombre ou énergie noire est une forme d’énergie hypothétique remplissant uniformément tout l’Univers et dotée d’une pression négative, elle se comporte comme une force gravitationnelle répulsive.

L’existence de l’énergie sombre est nécessaire pour expliquer, dans le cadre du modèle standard ΛCDM, diverses observations astrophysiques, notamment l’accélération de l’expansion de l’Univers détectée au tournant du XXIe siècle. L’énergie sombre ne doit pas être confondue avec la matière noire qui, au contraire, ne remplit pas uniformément l’Univers et qui interagit normalement (forces attractives) avec la gravitation.

Malgré une densité très faiblea (de l’ordre de 10−29 g/cm3)b, l’énergie sombre serait une composante majeure de l’Univers, représentant environ 68 % de la densité d’énergie totale de l’Univers.

Sa nature reste aujourd’hui encore inconnue. Il peut s’agir simplement de la constante cosmologique induite par la relativité générale qui aurait une valeur non nulle. Il existe d’autres hypothèses, menant soit à une modélisation différente de la matière (quintessence, k-essence, modèles unifiés de matière et d’énergie sombre), soit à une modélisation différente de la gravitation (gravité f(R), champs scalaires, cosmologie branaire). Le choix entre ces différentes hypothèses dépend essentiellement des contraintes apportées par l’observation, notamment des supernovas de type Ia, du fond diffus cosmologique ou des oscillations acoustiques baryoniques. L’existence de l’énergie sombre est par ailleurs contestée par divers modèles cosmologiques alternatifs au modèle standard ΛCDM, la considérant comme un simple artefact ad hoc rappelant l’hypothèse de l’éther luminifère de la fin du XIXe siècle.

En 2025 le DESI, Dark Energy Spectroscopic Instrument, situé en Arizona, devrait apporter des informations concernant la façon dont l’énergie sombre a évolué au fur et à mesure que l’univers vieillissait. D’ores et déjà, il apparaît aux chercheurs qu’ils ne comprennent pas bien ce qui se passe à propos de l’espace et du temps.

Depuis les trois ans que l’instrument fonctionne, celui-ci a pu recueillir des données concernant la façon dont 31 millions de galaxies se regroupent en amas à trvars l’univers et comment ces strutures cosmiques ont évolué depuis 11 milliards d’années qui marquent la limite des possibilités d’observation de DESI.

Il semble aujourd’hui que l’énergie sombre ait perdu de la force par rapport à ce qu’elle était aux origines. Mais il faudra d’autres observations dans les prochains mois pour confirmer cette hypothèse qui remet en cause la façon dont jusque là on se représentait l ‘univers ainsi que la constante de Hubble qui mesure en principe la rapidité de l’expansion.

Certains commencent à évoquer une encore mystérieuse énergie noire. Il s’agirait d’ une forme d’énergie hypothétique remplissant uniformément tout l’Univers et dotée d’une pression négative. Elle se comporterait elle aussi comme une force gravitationnelle répulsive.

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Dans un article récent du New Scientist, 4 january 2025, p 41, Hartmut Neven directeur du laboratoire Quantum Intelligence Artificial Lab responsable chez Google de la mise au point des ordinateurs quantiques les plus puissants à ce jour, propose d’intriquer des neurones du cerveau humain avec un ordinateur quantique pour obtenir des états de conscience de plus en plus élevés, que lui et Roger Penrose, qui partage ce point de vue, appellent de la conscience quantique.

Mais comment intriquer des neurones humains avec des qubits provenant d’un ordinateur quantique? Harmut Neven propose d’utiliser pour cela ce qu’il nomme des cerveaux en miniature (brain organoid) constitués d’un petit nombre de neurones prélevés dans un cerveau humain, à l’occasion par exemple d’une opération cervicale, et incités à se reproduire. Ce dispositif devrait permettre de tester les phénomènes d’intrication

Référence

Testing the Conjecture That Quantum Processes Create Conscious Experience

Hartmut Neven ^1,*, Adam Zalcman ¹, Peter Read ², Kenneth S Kosik ³, Tjitse van der Molen ³, Dirk Bouwmeester ^4,5, Eve Bodnia ⁴, Luca Turin ⁶, Christof Koch ⁷

Editors: Andrei Khrennikov, Rosario Lo Franco

• PMCID: PMC11203236  PMID: 38920469

Abstract

The question of what generates conscious experience has mesmerized thinkers since the dawn of humanity, yet its origins remain a mystery. The topic of consciousness has gained traction in recent years, thanks to the development of large language models that now arguably pass the Turing test, an operational test for intelligence. However, intelligence and consciousness are not related in obvious ways, as anyone who suffers from a bad toothache can attest—pain generates intense feelings and absorbs all our conscious awareness, yet nothing particularly intelligent is going on. In the hard sciences, this topic is frequently met with skepticism because, to date, no protocol to measure the content or intensity of conscious experiences in an observer-independent manner has been agreed upon. Here, we present a novel proposal: Conscious experience arises whenever a quantum mechanical superposition forms. Our proposal has several implications: First, it suggests that the structure of the superposition determines the qualia of the experience. Second, quantum entanglement naturally solves the binding problem, ensuring the unity of phenomenal experience. Finally, a moment of agency may coincide with the formation of a superposition state. We outline a research program to experimentally test our conjecture via a sequence of quantum biology experiments. Applying these ideas opens up the possibility of expanding human conscious experience through brain–quantum computer interfaces.

C’est ce qu’ont expérimenté les ingénieurs et les chimistes américains de l’Institut des technologies du Massachusetts et de l’université de Riverside en Californie. Cette substance synthétique, au départ semblable à un gel, imite la faculté qu’ont les plantes à métaboliser le CO2 de l’air afin de fabriquer leurs tissus et d’assurer ainsi leur croissance.

Le polymère absorbe le CO2 environnant grâce aux rayons du soleil et peut ainsi croître et se transformer en un matériau solide. Et la substance a un avantage non négligeable : les fissures dues à l’usure se résorbent automatiquement grâce au CO2 ambiant. Ainsi, toutes sortes de constructions peuvent être imaginées grâce à ce matériau ! Selon les chercheurs responsables du projet, le dioxyde de carbone, « ne doit pas être uniquement un fardeau et un coût pour nos sociétés ainsi que pour la planète », mais représente « une grande opportunité » dans le domaine de la construction de bâtiments.

https://www.bouygues-construction.com/blog/fr/materiau-construction-absorbe-co2/

Référence

Building materials could store more than 16 billion tonnes of CO₂ annually

Elisabeth Van Roijen https://orcid.org/0000-0002-8605-0636 , Sabbie A. Miller https://orcid.org/0000-0001-6888-7312, and Steven J. Davis https://orcid.org/0000-0002-9338-0844Authors Info & Affiliations

Science 9 Jan 2025 Vol 387, Issue 6730 pp. 176-182

• Editor’s summary

The quantity and relative longevity of structural materials used in the built environment could make them attractive for carbon dioxide removal. Although many of these materials are currently net carbon dioxide emitters, Van Roijen et al. outline how several of them could help lock up carbon for decades (see the Perspective by Bataille). Transitioning to carbon storage can be accomplished with relatively minor changes to the composition, such as using carbon-rich aggregates in concrete or biomass fiber–based brick. Implementing all of the modifications suggested by the authors could sequester roughly half of yearly carbon dioxide emissions and may be an important tool for getting to net zero emissions. —Brent Grocholski

Abstract

Achieving net-zero greenhouse gas emissions likely entails not only lowering emissions but also deploying carbon dioxide (CO₂) removal technologies. We explored the annual potential to store CO₂ in building materials. We found that fully replacing conventional building materials with CO₂-storing alternatives in new infrastructure could store as much as 16.6 ± 2.8 billion tonnes of CO₂ each year—roughly 50% of anthropogenic CO₂ emissions in 2021. The total storage potential is far more sensitive to the scale of materials used than the quantity of carbon stored per unit mass of materials. Moreover, the carbon storage reservoir of building materials will grow in proportion to demand for such materials, which could reduce demand for more costly or environmentally risky geological, terrestrial, or ocean storage.

Le lithium est un métal critique pour la transition énergétique, notamment pour la réalisation des batteries d’accumulateurs indispensables au fonctionnement des véhicules électriques ou hybrides.

Mais c’est aussi un métal très important pour la fusion nucléaire. Celle-ci fait l’objet du programme de recherche international ITER basé en France à Cadarache

Rappelons que sur la Terre, la réaction de fusion la plus simple à réaliser est celle entre 2 isotopes de l’hydrogène : le deutérium et le tritium. « Simple » est un euphémisme puisqu’il faut tout de même pour ce faire une température de 150 millions de degrés. Mais on y arrive de façon routinière (on a atteint plus de 500 millions à la fin des années 1990)

 Le deuterium est naturellement présent sur Terre, son abondance est d’environ 1 atome de deuterium pour 6500 atomes d’hydrogène dans l’eau de mer. soit 33g de deutérium pour 1m3 d’eau de mer

https://www.iter.org/fr/sci/fusionfuels

Le tritium lui est radioactif est a une durée de demi-vie de 12.3 ans. Il n’en existe donc que très peu sur Terre : on estime à environ 25kg la quantité de tritium aujourd’hui disponible (principalement produit par des réacteurs à eau lourde)

Le lithium est un métal alcalin, du premier groupe du tableau périodique des éléments.

Les noyaux atomiques des deux isotopes stables du lithium (6Li et 7Li) comptent parmi ceux ayant l’énergie de liaison par nucléon la plus faible de tous les isotopes stables, ce qui signifie que ces noyaux sont assez peu stables comparés à ceux des autres éléments légers. Ils peuvent donc être utilisés dans des réactions de fission nucléaire comme de fusion nucléaire.

 Le deuterium est naturellement présent sur Terre, son abondance est d’environ 1 atome de deuterium pour 6500 atomes d’hydrogène dans l’eau de mer, ou  33g de deutérium pour 1m3 d’eau de mer https://www.iter.org/fr/sci/fusionfuels

Le tritium est radioactif. Il a une durée de demi-vie de 12.3 ans. Il n’en existe donc que très peu sur Terre : on estime à environ 25kg la quantité présente sur Terre (principalement produit par des réacteurs à eau lourde)

Un réacteur de fusion de 500 MWth aura besoin d’environ 30 kg de tritium par an, ce tritium devra donc être produit directement dans le réacteur lui-même (tritium breeding en anglais)

 Pour ce faire, on utilisera du lithium. Le lithium absorbe les neutrons formés par la réaction de fusion et forme du tritium, qu’on peut récupérer et réinjecter dans le réacteur.

Note

Rappelons que deux nucléides d’un même élément chimique sont dits isotopes s’ils partagent le même nombre de protons, Z, mais ont des nombres différents de neutrons, N1. Un nucléide est une classe d’atomes dont le noyau possède le même nombre de protons, le même nombre de neutrons et le même état énergétique. Le nucléide se différencie de l’isotope, qui n’est identifié que par son nombre de protons et de neutrons ; il peut exister plusieurs nucléides pour un même isotope.

Par extension, un isotope est une classe d’atomes caractérisée par son nombre de protons Z et son nombre de neutrons N2, sans distinction concernant le spin ou l’état énergétique. (https://fr.wikipedia.org/wiki/Isotope)

Par contre un nucléide est une classe d’atomes dont le noyau possède le même nombre de protons, le même nombre de neutrons et le même état énergétique. Le nucléide se différencie de l’isotope, qui n’est identifié que par son nombre de protons et de neutrons ; il peut exister plusieurs nucléides pour un même isotope. https://fr.wikipedia.org/wiki/Nucl%C3%A9ide#:~:text=Un%20nucl%C3%A9ide%20est%

L’entropie décrit l’évolution du désordre dans un système. Généralement, l’on pense que l’entropie ne peut qu’augmenter avec le temps. Or, certaines découvertes récentes remettent en cause cette idée, suggérant que l’entropie pourrait en fait diminuer, ou du moins être inversée dans certains contextes.

L’entropie mesure le degré de désordre ou de chaos au sein d’un système fermé. Jusqu’à présent, les lois de la thermodynamique affirment que ce désordre ne peut que croître.

Des chercheurs ont toutefois observé des phénomènes indicateurs d’une possible inversion de l’entropie . Il s’agit notamment d’expériences sur les protons qui sont des particules subatomiques.

Des expériences de microscopie quantitative ont mis en lumière des exceptions troublantes à la règle de l’entropie croissante. En 2018, une expérience menée par l’Institut des Sciences et Technologies de Moscou a montré que dans certaines conditions quantiques, des particules pouvaient revenir à un état de désordre inférieur, donnant l’impression d’une entropie inversée. Ces résultats sont encore en phase d’exploration mais pourraient révolutionner notre perception des processus thermodynamiques.

Les implications de ces découvertes sont considérables. Une entropie inversée pourrait signifier des avancées technologiques majeures, notamment dans le domaine des ordinateurs quantiques et des systèmes énergétiques. Imaginer des machines capables de fonctionner plus efficacement en exploitant ces principes pourrait pourraient transformer notre quotidien et nous permettraient de franchir une nouvelle étape dans la maîtrise de notre environnement.

L’intrications à l’intériiieur des protons dans une particule quantique

L’intrication quantique décrit une situation où après avoir interagi, deux particules deviennent liées de manière telle que leurs états respectifs sont instantanément corrélés, peu importe la distance qui les sépare. Cela signifie qu’une modification de l’état de l’une affecte immédiatement l’autre sans aucun retard lié à la distance.

L’intrication quantique repose sur un principe fondamental de la mécanique quantique : le principe de superposition. Lorsqu’une paire de particules devient intriquée, leurs états quantiques ne sont pas simplement des états individuels indépendants, mais forment un seul et même état global. Cela signifie que les propriétés des particules, comme leur spin, leur polarisation ou leur position, ne peuvent pas être décrites de manière isolée. Au lieu de cela, elles sont décrites comme formant un seul état quantique commun. Ainsi, même si ces particules sont séparées par des milliers de kilomètres, leur état total reste lié et l’information sur l’une est instantanément reflétée dans l’autre dès qu’une mesure est effectuée sur l’une d’elles.

Ce phénomène va à l’encontre de l’intuition classique. À l’échelle quantique, l’intrication crée en effet une sorte de pont entre les particules qui permet un échange instantané d’information.

En pratique, lorsqu’une mesure est effectuée sur l’une des particules intriquées (par exemple, mesurer son spin), l’état de l’autre particule, peu importe la distance qui les sépare, est immédiatement déterminé. Ce processus est instantané, ce qui défie les concepts de vitesse et de causalité que nous connaissons dans notre expérience quotidienne.

Pendant des décennies, les scientifiques ont cherché à tester l’intrication quantique dans des expériences impliquant des objets plus grands que les simples particules subatomiques, afin de comprendre les implications de ce phénomène à une échelle plus tangible. Une série d’expériences menées à partir des années 1980, a permis de confirmer que l’intrication ne se limite pas à des modèles théoriques.

Ces expériences consistaient à mesurer les corrélations entre les états de particules séparées par de grandes distances. L’une des plus célèbres est celle de l’expérience de Alain Aspect, réalisée en 1982, où des photons intriqués ont été envoyés dans des directions opposées. L’étude des mesures effectuées sur ces photons a révélé des corrélations qui ne pouvaient pas être expliquées par des influences locales classiques. D’autres expériences de ce type ont été menées depuis, avec des avancées technologiques permettant de tester l’intrication dans des conditions de plus en plus rigoureuses.

Leurs résultats ont démontré que l’intrication n’est pas simplement un artefact théorique, mais bien une réalité observable, valide même à des échelles macroscopiques. Toutefois, ces expériences se concentraient encore principalement sur des systèmes de particules relativement grandes, comme les photons, et non sur des particules aussi petites que les quarks et gluons présents dans les protons. La découverte récente, qui étend l’intrication à l’intérieur des protons, marque donc un tournant radical dans notre compréhension de ce phénomène.

Un proton, loin d’être une particule simple, est un univers miniature composé de quarks et de gluons. Les quarks sont les blocs fondamentaux de la matière, tandis que les gluons agissent comme des éléments de liaison, transportant les forces qui maintiennent les quarks ensemble. Jusqu’à présent, on considérait ces constituants comme relativement indépendants. Cependant, une équipe de chercheurs a démontré que ces éléments sont, en fait, intriqués.

Pour démontrer cette intrication, les scientifiques ont utilisé des collisions de particules à haute énergie, comme celles qui se produisent dans le Grand collisionneur de hadrons (LHC) et le collisionneur de particules HERA. Lorsqu’un proton entre en collision avec une autre particule à des vitesses extrêmes, il se décompose en une pluie de particules secondaires.

Une technique innovante introduite en 2017 a permis de mesurer le degré d’ordre ou de désordre dans ces événements en étudiant ce qu’on appelle l’entropie. Plus l’entropie est élevée, plus les particules produites montrent un état d’intrication maximale. En analysant les données des collisions proton-proton et électron-proton, les chercheurs ont constaté que l’entropie observée correspondait parfaitement à leurs prédictions théoriques sur l’intrication. En termes simples, les quarks et les gluons à l’intérieur d’un proton ne sont pas isolés, mais forment un système dynamique et connecté.

La découverte de l’intrication à l’intérieur des protons redéfinit notre compréhension de ces particules, souvent perçues comme des entités simples. Elle montre que les protons sont des systèmes bien plus complexes et dynamiques que ce que l’on imaginait. Toutefois, au-delà de cette révélation fondamentale, cette découverte soulève des questions cruciales pour l’avenir de la physique.

Une des questions clés concerne l’effet de l’environnement sur l’intrication. Par exemple, lorsque les protons sont regroupés dans des noyaux atomiques, leur intrication est-elle conservée ou détruite ? Ce phénomène, appelé décohérence quantique, est essentiel pour comprendre comment les interactions fortes influencent la matière à l’échelle subatomique.

Ces recherches ouvrent aussi la voie à des explorations encore plus ambitieuses avec des instruments comme le futur collisionneur électron-ion (EIC), prévu pour 2030. Cet équipement permettra d’étudier comment l’intrication se comporte dans des environnements plus complexes, comme les noyaux denses composés de multiples protons et neutrons.

Enfin, cette découverte a des implications au-delà de la physique des particules. Comprendre l’intrication au niveau des protons pourrait éclairer des questions plus larges sur la manière dont l’information quantique est organisée dans l’univers. Cela pourrait même influencer des domaines appliqués, comme le calcul quantique, en apportant des idées sur la manière de gérer des systèmes d’intrication complexes.