Europe Solidaire

Ces avancées sont dues au CEA français en partenariat avec le Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) américain.

Afin de produire de l’énergie, les critères clés sont la température de chauffe des atomes et la densité du plasma qu’ils forment sous l’effet de la chauffe. Or, ces deux points ont connu des expériences favorables.

Durant six minutes, le réacteur expérimental de fusion dit WEST  (tungsten Environment in Steady-state Tokamak), opéré par le CEA avec la collaboration du PPPL Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL)   a entretenu un plasma contenant des atomes d’hydrogène (les isotopes deutérium et tritium) afin de former des atomes d’hélium afin de récupérer l’énergie de cette réaction. Il s’agit d’une durée record pour une chauffe à 50 millions de degrés

Par ailleurs et surtout, le réacteur de type tokamak a mieux géré les 1,15 gigajoules d’énergie injectée. La structure a ainsi généré 15 % d’énergie supplémentaire grâce à un plasma deux fois plus dense qu’au cours des précédents essais.

Or c’est bien la combinaison d’une température élevée et d’une forte densité qui garantit la création d’une source d’énergie fiable et durable.

En physique classique, le principe de causalité affirme que si un phénomène (nommé cause) produit un autre phénomène (nommé effet), alors la cause précède l’effet.; C’est ce que l’on nomme le principe de causalité.

Les batteries d’accumulateurs dites quantiques qui exploitent les phénomènes quantiques pour acquérir, stocker et distribuer de l’énergie visent à surpasser les capacités et l’utilité des batteries chimiques conventionnelles. Pour cela, elles ne respecteront plus le principe de causalité. Leurs concepteurs feront appel à ce que l’on nomme l’« ordre causal indéfini » ou ICO

Rappelons que le concept de batterie quantique fut proposé au début des années 1990 par une équipe de chercheurs de l’université de Californie, Berkeley. Ils ont montré qu’il était possible de stocker de l’énergie à partir de l état quantique des atomes et des molécules. Cependant ce ne fut pas avant les années 2000 que la première batterie quantique fut réalisée.

Des chercheurs japonais, dont ceux cité dans l’article référencé ci-dessous de l’Université de Tokyo, ont profité de ce processus quantique peu intuitif qui ignore la notion conventionnelle de causalité pour améliorer les performances des batteries quantiques qu’ils étudient. Cette démarche vise à rapprocher un peu plus cette future technologie de la réalité industrielle.

Référence

Charging Quantum Batteries via Indefinite Causal Order: Theory and Experiment

Gaoyan Zhu, Yuanbo Chen, Yoshihiko Hasegawa, and Peng Xue

Phys. Rev. Lett. 131, 240401 – Published 13 December 2023

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.240401

Abstract

In the standard quantum theory, the causal order of occurrence between events is prescribed, and must be definite. This has been maintained in all conventional scenarios of operation for quantum batteries. In this study we take a step further to allow the charging of quantum batteries in an indefinite causal order (ICO). We propose a nonunitary dynamics-based charging protocol and experimentally investigate this using a photonic quantum switch. Our results demonstrate that both the amount of energy charged and the thermal efficiency can be boosted simultaneously. Moreover, we reveal a counterintuitive effect that a relatively less powerful charger guarantees a charged battery with more energy at a higher efficiency. Through investigation of different charger configurations, we find that ICO protocol can outperform the conventional protocols and gives rise to the anomalous inverse interaction effect. Our findings highlight a fundamental difference between the novelties arising from ICO and other coherently controlled processes, providing new insights into ICO and its potential applications.

Jean-Paul Baquiast

Une nouvelle étude publiée dans Nature Geoscience (liens ci-dessous) révèle que des terres émergées et de l’eau douce existaient sur la Terre bien plus tôt qu’on ne le pensait, créant des conditions favorables à l’apparition des premiers organismes vivants.

L’étude montre que des cristaux de zircon, remontant à plus de 4 milliards d’années, contiennent des traces d’eau douce. Ces cristaux, découverts dans les Jack Hills en Australie fournissent des indices précieux sur l’environnement primitif de la Terre.

Les scientifiques auteurs de l’étude ont étudié plus d’un millier de cristaux de zircon, certains présentant une signature isotopique légère en oxygène, typique de l’interaction avec l’eau douce. Cela implique que des étendues de terre émergées existaient suffisamment tôt pour permettre la formation d’eau douce, essentielle à l’apparition des molécules précurseurs de la vie.

Les zircons, résistants aux altérations chimiques, ont conservé ces signatures sur des milliards d’années, fournissant une fenêtre précieuse sur les conditions de la Terre à une époque où les roches originales ont été depuis longtemps détruites ou modifiées.

Cette découverte pousse les scientifiques à reconsidérer l’échelle temporelle de l’émergence de la vie sur Terre. Si des conditions favorables existaient déjà il y a 4 milliards d’années, il est plausible que la vie ait pu commencer beaucoup plus tôt que les traces les plus anciennes actuellement identifiées.

Ainsi, la Terre primitive, loin d’être un océan stérile sous un ciel toxique, possédait déjà les éléments fondamentaux pour abriter la vie. Cette révélation incite à explorer plus profondément nos origines et celles des environnements extraterrestres potentiellement habitables.

Source

Article
Published: 03 June 2024
https://www.nature.com/articles/s41561-024-01450-0

Onset of the Earth’s hydrological cycle four billion years ago or earlier

• Hamed Gamaleldien,  etc
• Nature Geoscience 
• volume  17, 
• pages 560–565 (2024)
• 
  Abstract

Widespread interaction between meteoric (fresh) water and emerged continental crust on the early Earth may have been key to the emergence of life, although when the hydrological cycle first started is poorly constrained. Here we use the oxygen isotopic composition of dated zircon crystals from the Jack Hills, Western Australia, to determine when the hydrological cycle commenced. The analysed zircon grains reveal two periods of magmatism at 4.0–3.9 and 3.5–3.4 billion years ago characterized by oxygen isotopic compositions below mantle values (that is,18O/16O ratios <5.3 ± 0.6‰ relative to Vienna Standard Mean Ocean Water (2 s.d)). The most negative 18O/16O ratios at around 4.0 and 3.4 billion years ago are as low as 2.0‰ and –0.1‰, respectively. Using Monte Carlo simulations, we demonstrate that such isotopically light values in zircon require the interaction of shallow crustal magmatic systems with meteoric water, which must have commenced at or before 4.0 billion years ago, contemporaneous with the oldest surviving remnant of Earth’s continental crust. The emergence of continental crust, the presence of fresh water and the start of the hydrological cycle probably facilitated the development of the environmental niches required for life fewer than 600 million years after Earth’s formation.

Des archéologues de l’université de Cordoue (Espagne), rapportent avoir découvert dans une tombe espagnole datant du 1er siècle et appartenant à une riche famille vivant à Carmone près de Séville (Espagne) six urnes funéraires conservées dans des niches et faites de limestone, un carbonate de calcium. Trois de celles-ci contenaient les cendres de femme obtenues après crémation, les trois autres des cendres d’homme. Elles comportaient les noms des décédés, Hispanae et Senicio.

L’une de ces urnes contenait des restes de squelette d’un homme de 45 ans, un anneau d’or représentant le Dieu Janus et environ 5 litres de liquide. L’analyse de celui-ci par chromatographie de masse couplée avec la spectrométrie a révélé qu’il s’agissait de vin. De plus il s’agissait de vin blanc, quelque peu dégradé par l’ âge. Il était manifestement destiné à accompagné le défunt dans son dernier voyage. Son profil était voisin de celui du sherry d’aujourd’hui, une sorte de vin blanc sec produit en Andalousie, autour de Jerez de la Frontera, très apprécié à l’exportation.

Source
Journal of Archaeological Science: Reports
Volume 57, September 2024, 104636

New archaeochemical insights into Roman wine from Baetica

https://doi.org/10.1016/j.jasrep.2024.104636

Abstract

Although ancient wines adsorbed on vessel walls or their remains can be identified with the help of specific biomarkers, no analysis of such wines in the liquid state appears to have been reported to date. Therefore, the 2019 finding in a Roman mausoleum in Carmona, southern Spain, of an ash urn roughly 2000 years old, containing a reddish liquid, was rather exceptional and unexpected. An archaeochemical study of the liquid allowed it to be deemed the oldest ancient wine conserved in the liquid state. The study used inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) to determine the chemical elements in the mineral salts of the wine, and high-performance liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS) to identify the polyphenols it contained. The mineral salt profile and, especially, the detection and quantification of some typical polyphenols, allowed the liquid to be identified as white wine.

Cette revue scientifique, encore peu connue au regard des grandes revues internationales telle que Nature ou Scientific American, mérite une lecture régulière.

https://projects.research-and-innovation.ec.europa.eu/en/horizon-magazine

On y trouve des articles présentant des sujets de fond et des éléments d’actualité faisant l’objet de recherche et de publication dans le monde scientifique, tant européen qu’international.

Sa publication s’inscrit dans le Programme européen Horizon https://projects.research-and-innovation.ec.europa.eu/en/horizon-magazine

Ainsi, dans le numéro daté du ….. les sujets suivants sont abordés

Pioneering care for preemies – from artificial placentas to brain-healing stem cells

Satellite oversight: ensuring Europe’s renewable energy security from above

Free movement of research and innovation will be central to renewing Europe’s Single Market

En déferlant sur l’Europe au Moyen Âge, la Peste noire fut à l’origine de la pandémie la plus meurtrière de l’histoire de l’humanité, éradiquant près d’un tiers de sa population. Transmise à l’homme par les piqûres de puces porteuses de la bactérie Yersinia pestis et véhiculées notamment par les rats, cette maladie aurait trouvé son origine dans la région du massif de Tian Shan, aux confins du Kirghizstan, de la Chine et du Kazakhstan.

Toutefois une étude référencée ci-dessous publiée dans la revue Nature suggère que cette bactérie, apparue il y a plusieurs milliers d’années, pourrait avoir, bien avant cela, provoqué une autre épidémie et précipité le « déclin du Néolithique » face aux tribus guerrières venues d’Asie.

Source
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07651-2
Repeated plague infections across six generations of Neolithic Farmers

• Frederik Seershol and others  Nature (2024)
• Abstract
• In the period between 5,300 and 4,900 calibrated years before present (cal. BP), populations across large parts of Europe underwent a period of demographic decline1,2. However, the cause of this so-called Neolithic decline is still debated. Some argue for an agricultural crisis resulting in the decline3, others for the spread of an early form of plague4. Here we use population-scale ancient genomics to infer ancestry, social structure and pathogen infection in 108 Scandinavian Neolithic individuals from eight megalithic graves and a stone cist. We find that the Neolithic plague was widespread, detected in at least 17% of the sampled population and across large geographical distances. We demonstrate that the disease spread within the Neolithic community in three distinct infection events within a period of around 120 years. Variant graph-based pan-genomics shows that the Neolithic plague genomes retained ancestral genomic variation present in Yersinia pseudotuberculosis, including virulence factors associated with disease outcomes. In addition, we reconstruct four multigeneration pedigrees, the largest of which consists of 38 individuals spanning six generations, showing a patrilineal social organization. Lastly, we document direct genomic evidence for Neolithic female exogamy in a woman buried in a different megalithic tomb than her brothers. Taken together, our findings provide a detailed reconstruction of plague spread within a large patrilineal kinship group and identify multiple plague infections in a population dated to the beginning of the Neolithic decline.

La formation de glace d’eau est un phénomène courant sur la planète Terre, principalement en hiver où la vapeur d’eau se condense et gèle en surface. Sur Mars l atmosphère est environ cent fois moins dense que sur la Terre, mais elle contient cependant de la vapeur d’eau. Elle en contient 10.000 fois moins que sur la Terre, mais néanmoins elle est capable de geler.

Les échanges d’eau entre la surface de Mars et son atmosphère sont encore mal connus. La formation de glace serait un atout important pour connaître le cycle de l’eau mais aussi pour identifier les ressources en eau indispensables à une présence humaine continue.

Or une nouvelle étude que vient de publier Nature Geoscience rapporte l’existence de gels matinaux de vapeur d’eau au sommet de volcans situés dans une région nommée Tharsis comprenant les volcans Olympus, Arsia, Ascraeus Montes et Ceraunius Tholus. Cette eau fut détectée grâce à l’analyse d’images en couleur prises par la sonde européenne Exomars Trace Gas Orbiter  confirmées par d’autres images provenant de la sonde européenne  Mars Express.

Sur ces sommets, les températures en hiver sont de -130 à -30 degrés centigrades en hiver, et peuvent atteindre 20 degrés en été sur les faces exposées au soleil

La société française Pasqal, fondée notamment par le Prix Nobel de physique (2022) Alain Aspect, a annoncé trois étapes cruciales dans la très longue marche de cette technologie vers la réalité industrielle. La première est la livraison de son premier ordinateur au Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives, le 19 juin. La deuxième est la signature de deux contrats avec de grands industriels : le pétrolier saoudien Aramco et l’armateur français CMA CGM. Ce dernier va investir dans Pasqal, former ses propres ingénieurs au quantique et utiliser dès que possible les ordinateurs de la société.

La technologie dite des « atomes neutres » suivie par Pasqal, consiste à manipuler des bits quantique dits qubits à l’aide d’une pince laser. Plus on manipule de qubits en même temps, plus le contrôle des erreurs inhérentes au quantique est rapide et plus la capacité de calcul dans un temps donné est grande. L’entreprise a été parmi les premières à passer le cap des cent qubits dans la même enceinte. Le 25 juin, Pasqal est parvenue à en placer mille.

Rappelons que IBM avec son ordinateur quantique Condor, vient d’annoncer que celui-ci avec ses 1121 qubits utiles est, à égalité avec son prédécesseur Osprey(433 qubits utiles), le prototype le plus rapide au monde.

Pasqal se situe donc bien dans course mondiale à la suprématie quantique. Rappelons que la quantité de qubits utiles ne correspond pas à une puissance de calcul, mais plutôt à une capacité maximale pour utiliser des algorithmes. Au cours de leur exécution, les algorithmes gèlent progressivement les qubits dans un certain état, ce qui les empêche de resservir ensuite pour exécuter de nouvelles opérations quantiques.

L’enjeu de la recherche sur l’informatique quantique est de fait double. D’une part, les concepteurs d’ordinateurs quantiques s’efforcent d’assembler toujours plus de qubits fiables pour exécuter des algorithmes. D’autre part, les concepteurs de programmes quantiques doivent trouver les algorithmes qui rentabilisent au mieux le peu de qubits à disposition. Rappelons que des principes physiques qu’on ne maîtrise pas bien encore s’appliquent : une opération peut déclencher une série d’interactions subatomiques qui vont geler des particules dans un état aléatoire avant même que l’on s’en soit servi.

Ainsi, IBM a pris l’habitude d’attribuer après coup à chacun de ses prototypes d’ordinateurs quantiques un score d’efficacité : le volume quantique. Il indique quelle quantité de qubits une machine peut en moyenne réellement offrir aux algorithmes. Ce volume quantique est systématiquement très inférieur au nombre de qubits utiles annoncé lors du lancement d’un nouveau prototype.

The Janus Point: A New Theory of Time
03/12/2020
Julian Barbour

Présentation par l’éditeur

In The Janus Point renowned physicist Julian Barbour presents a major new solution to one of the most profound questions in physics – what is time? – with ground-breaking implications for the origin and destiny of our universe.

Time is perhaps the greatest mystery in physics. Despite the fact that the fundamental laws of physics don’t distinguish between past and future, we do. And so, for over a century, the greatest minds have sought to understand why time seems to flow in one direction, ever forward. In The Janus Point, Julian Barbour, author of the classic The End of Time, offers a radically new answer: it doesn’t.

Most physicists believe that the second law of thermodynamics, and the increase of disorder that it describes, forces an irreversible, unidirectional flow of time. Barbour shows why that argument fails and demonstrates instead that our universe isn’t heading for disorder; rather, it emerged from it. At the heart of his argument is a new vision of the Big Bang that Barbour calls the Janus Point, from which time flows in two directions, its currents driven by the expansion of the universe and the growth of order in the galaxies, planets, and life itself.

Monumental in vision and scope, The Janus Point is not just a new theory of time: it’s a hopeful argument about the destiny of our universe. While most physicists predict that the universe will become mired in disorder, Barbour sees the possibility that order – the stuff of life – can grow without bound.

Notre commentaire

Dans ce livre, le physicien Julian Barbour présente le point de vue selon lequel l’univers, si on le regarde aux échelles cosmologiques, n’évolue pas vers le désordre mais plutôt vers la complexité.

Beaucoup de physiciens, quand ils évoquent la flèche du temps, « The arrow of time » ont tendance aujourd’hui à imaginer que l’univers en expansion comme il semble l’être aujourd’hui, verra les distances entre les amas de galaxie augmenter au point qu’elles apparaîtront de plus en plus petites à un observateur situé dans un de ces amas.

Ceci pourrait être considéré comme une évolution apparente vers le désordre dans la mesure où l’ordre préalable de l’univers comportant un nombre incommensurable d’astres distribué dans des structures bien ordonnées comme les galaxies et amas de galaxies, ne sera plus perceptibles par cet observateur.

Mais il ne faut pas oublier que cette hypothèse de l’inflation continue de l’univers est aujourd’hui combattue par celle selon laquelle, l’univers ayant atteint une certaine taille, régresserait jusqu’à reprendre la taille qu’il avait peu après le Big Bang. Ces cycles d’inflation et de déflation pourraient même selon certains être continus. Dans ce cas, la complexité serait cyclique.

Nous pensons pour notre part que le cerveau humain, malgré ses milliards de neurones, est trop petit pour espérer pouvoir se donner une image scientifique définitive de l’univers et de son évolution dans le temps.

Jean-Paul Baquiast

L’Ile de Pâques dite aussi Easter Island ou Rapa Nui est située dans le Pacifique et mondialement connue pour la présence de monumentales statues de dieux de pierre  ou Moaï érigées entre le 9ème et le 16ᵉ siècle. Ce sont près de 900 monolithes qui ont été sculptés dans du tuf, roche volcanique généralement tendre issue de la carrière de Rano Raraku.

Voir .https://www.globe-trotting.com/post/statues-moai-polynesie#

L’Ile est souvent citée en exemple de la destruction d’un milieu naturel prospère par une surexploitation agricole due à la surpopulation, ceci avant l’arrivée des Européens en 1772. Aujourd’hui de nouvelles études montrent que les événements avaient été plus complexes que ne l’indique ce modèle.

L’agriculture traditionnelle était pratiquée par la méthode dite « rock gardening ». Cette méthode consiste à diviser un terrain aride en petites surfaces protégées par des ceintures de pierres à l’intérieur desquelles des arbres, légumes et fleurs peuvent être cultivés. Elle était connue et très pratiquée par les anciens insulaires polynésiens. Elle empêchait toute surexploitation des terres cultivables

Dans un article publié dans le « Frontiers in Ecology and Evolution » des chercheurs espagnols de l’Institut des sciences de la Terre Jaime Almera (ICTJA-CSIC) et de l’Université de Barcelone (UB) suggèrent une autre version de la déforestation de l’île.

En se basant sur les 3 000 ans de l’histoire écologique de celle-ci ils ont pu constater que la déforestation n’a pas été soudaine, mais progressive et sur des laps de temps différents suivant la géographie de l’île.

En outre, de nouvelles preuves permettent d’affirmer qu’à cette période, il y avait régulièrement des changements climatiques significatifs avec  une importante sécheresse qui pourrait avoir joué un rôle déterminant dans la déforestation et le déséquilibre l’équilibre de la société insulaire. « il semble qu’une succession longue et progressive de changements climatiques, écologiques et culturels interdépendants ont conduit à la situation actuelle. »

Les auteurs de l’étude dont on trouvera ci-dessous les références et l’abstract ont procédé à des simulations montrant que ce fut un réchauffement climatique continu qui détruisit la civilisation de l’Ile de Pâques et non la surpopulation. Autrement dit, c’est le sort qui nous attend aujourd’hui, à une plus grande échelle.

Jean-Paul Baquiast

Source

ISLAND-WIDE CHARACTERIZATION OF AGRICULTURAL PRODUCTION CHALLENGES THE DEMOGRAPHIC COLLAPSE HYPOTHESIS FOR RAPA NUI (EASTER ISLAND)

1. RESEARCH ARTICLE

DYLAN S. DAVIS HTTPS://ORCID.ORG/0000-0002-5783-3578 , ROBERT J. DINAPOLI HTTPS://ORCID.ORG/0000-0003-2180-2195, GINA PAKARATI, TERRY L. HUNT HTTPS://ORCID.ORG/0009-0008-6257-8533, AND CARL P. LIPO 

SCIENCE ADVANCES

21 Jun 2024 Vol 10, Issue 25 DOI: 10.1126/sciadv.ado1

Abstract

Communities in resource-poor areas face health, food production, sustainability, and overall survival challenges. Consequently, they are commonly featured in global debates surrounding societal collapse. Rapa Nui (Easter Island) is often used as an example of how overexploitation of limited resources resulted in a catastrophic population collapse. A vital component of this narrative is that the rapid rise and fall of pre-contact Rapanui population growth rates was driven by the construction and overexploitation of once extensive rock gardens. However, the extent of island-wide rock gardening, while key for understanding food systems and demography, must be better understood. Here, we use shortwave infrared (SWIR) satellite imagery and machine learning to generate an island-wide estimate of rock gardening and reevaluate previous population size models for Rapa Nui. We show that the extent of this agricultural infrastructure is substantially less than previously claimed and likely could not have supported the large population sizes that have been assumed.