Miscellanées scientifiques du mois d'avril 2019

Ce mois ci la formule de la désintégration du cobalt 60, une scientifique à l'honneur pour nous avoir permis de visualiser un trou, le carbone et ses légendes la découverte d'une nouvelle cité aux frontières de la Mésopotamie, un tremblement de mars et toujours les énigmes

La formule du mois : la désintégration beta du cobalt 60 et la découverte du neutrino

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Ce mois ci il ne s'agit pas d'une équation a proprement parler mais plutôt d'une formule, celle de la désintégration béta du cobalt 60, un des isotopes radioactif du  Cobalt très utilisé en radiothérapie. 

On rappelle qu'il existe trois formes de radioactivité, la désintégration alpha, béta et gamma, chacune correspondant à une des trois forces actives au niveau atomique.

Ces trois forces sont les forces électromagnétiques (qui explique les phénoménes electriques, le magnétisme, etc) , la "force forte" (qui explique la cohésion du noyau des atomes) et la force faible qui explique certaines formes de désintégrations radioactives. 

La désintégration béta en jeu dans cette réaction utilise la force faible dans lequelle un proton se transforme en neutron. C'est ce phénoméne qui explique la radioactivité du cobalt 60 mais aussi celle du Carbone14 utilisé dans la datation des vestiges historiques "issus du vivant"  jusqu'a 50000 ans. Il existe également une désintégration alpha qui est une sorte de fission nucléaire où un atome instable se désagrége en deux particules dont une d'hélium (l'exemple "historique" est celui de l'atome d'uranium 238 qui se scinde en thorium 236 et hélium) et un rayonnement gamma qui correspond aux forces électromagnétiques fondamentales.Ce rayonnement gamma (qui n'est pas une désintégration) accompagne les désintégrations alpha et béta (il n'existe pas indépendemment de ces deux autres cas de radioactivité)

Chaque élément simple est caractérisé par la composition de son noyau : son nombre de neutron et de proton. C'est le nombre de proton qui donne la nature du corps simple : du fer, du carbone ou comme ici du cobalt composé de 27 protons Le cobalt posséde plusieurs isotopes c'est a dire des éléments dont le nombre de proton reste constant, mais dont le nombre de proton et de neutron peut être variable Il existe une forme stable de cobalt le cobalt 59 et 28 osotopes radioactifs du cobalt dont celui que nous allons étudier et qui est le plus utilisé, le colbalt 60.

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Le cobalt 60 n'est pas "stable" c'est a dire qu'un proton va se transformer en neutron avec émission d'un électron .

Cette réaction va poser dans un premier temps bien des soucis a la physique des particules du début du XX° siécle parce que l'opération implique la violation d'un principe fondamental de la physique théorique, la conservation de l'énergie.

C'est un physicien très atypique du début des années 1930 qui va proposer une solution totalement "folle" : il va inventer un "nouveau" élément. Jusque là, on ne connaissait que trois particules fondamentales : le proton, le neutron et l’électron. Il propose d'en "inventer" littéralement une quatrième,  Cet élément va être baptisé par un  physicien italien Edoardo Amaldi qui donne à la nouvelle particule le nom de « neutrino » (en italien : petit neutron), en plaisantant pendant une conversation avec Enrico Fermi à l'Institut de physique de vie Panisperna à Rome

Or celui ci est particulièrement difficile à déceler et il va falloir plus de 26 ans pour pouvoir en fournir la preuve expérimentale Cette découverte sera faite en 1956, par Frederick Reines et Clyde Cowan ce qui leur vaudra un prix Nobel amplement mérité. Cette recherche de l'infiniment petit est l'origine du formidable essor des "accélérateurs de particule" qui permet de mettre en évidence des phénomènes difficiles à mesurer autrement. C'est aussi le développement de ce qu'on a appelé la "technoscience" étant donné les moyens considérables que cela nécessite Pour mémoire le LHC (Large Hadron Coller) nécessite un personnel considérable de scientifiques, d'ingénieurs, de techniciens.

Cette formidable aventure scientifique et humaine nous est comptée dans le livre ci dessous que nous ne pouvons que vous conseiller de vous procurer d'urgence  :

Antoine Kouchner, Stéphane Lavignac A la recherche du Neutrino Dunod Quai des sciences Septembre 2018 240 pages

La scientifique du mois : Katie Boumann

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La première photo d'un trou noir a été considérée comme un événement. C'est qu'en effet un "trou noir" est un élément extrémement troublant et contre intuitif des découvertes de l'astrophysique du XX siécle : il désigne un astre dont la matiére est si concentrée que la matiére et la lumiére ne peut s'y échapper et la possibilité qu'on puisse "voir" un tel élément relevait jusqu'a ces derniéres années de l'utopie scientifique. 

La masse  de ces éléments est extrémement diverse et vont d'une fraction de notre solaire a des milliards de fois celle ci (le trou noir le plus massif aurait une masse équivalente a 17 milliards de fois celles de notre soleil) Pour pouvoir les photographier il faut que leur taille mais aussi leur distance reste "raisonnable" en fonction de nos possibilités techniques Seuls deux trous noirs possédent les caractéristiques requises, et c'est l'un d'eux qui vient de faire l'objet de cette communication sensationnelle : le trou noir super massif M87 au centre de cette galaxie, aussi connue sous le nom de radiogalaxie Virgo A. On y aperçoit un « anneau de feu » se détachant sur un fond noir. Sa masse équivaut 6,5 milliards de fois à celle du Soleil. M87* se trouve à 55 millions d’années-lumières de la Terre.

Pour réaliser cet événement il a fallu le travail acharné de toute une équipe internationale de 200 chercheuses et chercheurs venus de 20 pays différents travaillant a partir de 8 telescopes et regrouper les milliers d'images prises via un algorithme sophistiqué. C'est donc une équipe d'informaticiennes et d'informaticiens qui a rendu possible ce prodige Dans ce collectif, une des chercheuses a été remarquée notemment via une "conférence Tex" qui expliquait (en anglais) la façon dont avait été "contruite" l'image.

How to take a picture of a black hole | Katie Bouman | TEDxBeaconStreet © TEDx Talks

Vous pouvez suivre la même conférence sous titrée en français en suivant ce lien

Katie Bouman est une chercheuse du MIT spécialisée en traitement algorithmique de l'image Ce type de traitement prend de plus en plus d'importance au niveau scientifique (mais aussi de façon plus générale)

On, peut discuter du fait de vouloir "personnaliser" cette découverte prodigieuse mais il est indéniable que Katie bouman a apporté une contribution essentielle à la solution de ce probléme ne serait ce qu'en expliquant au "grand public" l'ampleur du probléme Il n'en reste pas moins qu'elle a été victime de violentes attaques misogynes La féminisation de la science laisse encore à désirer...

En ce qui concerne le traitement informatique de l'ouvrage un livre extrémement pédagogique et simple à appréhender Il contient une bonne base pour appréhender les algorithmes modernes même si son ancienneté ne permet pas de présenter les derniers développements

Diane Lingrand Introduction au traitement d'image Vuibert 2008 224 pages

Le livre du mois : Le carbone et ses légendes 

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"Carbone  Ses vies, ses oeuvres" est un ouvrage fondamental sur un élément déterminant de notre univers mental intellectuel et scientifique. En effet le carbone est l'élément central de toute vie terrestre (des discussions évoquent des vies extraterrestres construites sur d'autres éléments, le silicium par exemple, mais elles sont "purement théoriques" bien entendu) mais aussi de l'industrie (l'acier en fut longtemps l'élément déterminant, or c'est un alliage de fer et de carbone) L'approche proposée par Bernadette Bensaude Vincent est d'une originalité reconnue et d'une efficacité redoutable. Elle avait déja fait preuve de ces qualités autour d'une histoire de la chimie qui a permis de sortir des dogmes positivistes au profit d'un réalisme matérialiste convainquant mais aussi d'un ouvrage indispensable "la science contre l'opinion" indispensable pour comprendre la crise de confiance entre scientifiques et opinion publique. 

Présentation par l'éditeur

Le carbone est bien plus qu’un élément chimique : un être multiple, à la fois naturel, social et culturel. Le charbon, le graphite, le diamant, le graphène, autant d’avatars du carbone que nous rencontrons quotidiennement, tant dans les phénomènes de la nature que dans les aventures humaines. L’impact du dioxyde de carbone sur le changement climatique est loin d’épuiser son rôle et le carbone n’est pas un démon extrait du sous-sol par l’humanité et qui se retournerait contre elle. Il inspire bien d’autres histoires, à commencer par celle de la vie, dont il constitue un élément essentiel grâce à sa versatilité chimique. Les nombreux modes d’existence du carbone se déploient sur diverses échelles de temps, depuis les éphémères réactions nucléaires jusqu’à l’âge de l’Univers en passant par des durées dont certaines sont aussi celles de l’histoire humaine. Ainsi, les vies du carbone nous invitent à repenser la nôtre.

Combinant le style narratif de la biographie avec des passages argumentatifs, traitant d’objets et des processus tantôt quotidiens et familiers, tantôt méconnus et mystérieux, ce livre concerne tous ceux que passionnent les questions scientifiques et techniques au-delà de la réflexion abstraite.

Bernadette Bensaude-Vincent est professeure émérite à l’UFR de philosophie à l’université Paris 1-Panthéon-Sorbonne. Elle est membre de l’Académie des technologies et de plusieurs comités d’éthique. Elle est l’auteure de nombreux ouvrages.

Sacha Loeve est maître de conférences à l’université Jean-Moulin-Lyon 3. Ses travaux de recherche concernent la philosophie des techniques et la technologie.

 Bernadette Bensaude-Vincent Sacha Loeve Carbone  Ses vies, ses oeuvres Seuil Science ouverte 2018 342 pages

Une nouvelle cité mésopotamienne

Image associée

 

L'exposition des "trésors" du tombeau de Toutankhamon (à l'exception du masque mortuaire qui figure pourtant dans l'image d'accroche de l'exposition) donne une certaine actualité a l'archéologie antique. Une nouvelle découverte vient d'enrichir notre connaissance de ce patrimoine avec la découverte au Kurdistan d'Irak d'une nouvelle cité aux lisières du monde mésopotamien, fondateur de la civilisation occidentale (entre découverte de l'écriture, création des premières cités et des civilisation urbaines et création de la monarchie comme institution) On a en effet trouvé aux abords de la ville de Kunara des vestiges d'une mystérieuse cité datée de la fin du III millénaire avant JC. Cette ville s’élevait au cœur d’un royaume méconnu : celui du peuple des montagnes, demeuré jusque-là dans l’ombre de ses puissants voisins mésopotamiens.

Plusieures campagne de fouilles menées entre 2012 et 2018 ont permis de mettre au jours les fondations d'une cité antique insouçonnée. Ces fouilles ont été rendu plus difficiles par les conflits qui minent la région (d'abord la guerre entre les états unis et l'Irak de Saddam Hussein, puis l'opposition militaire entre Daech et les forces Kurdes) 

Cette découverte a été une surprise pour ses protagonistes Christine Kepunsky donnant le relais à Aline Tenu comme responsable de l'équipe d'archéologue qui a fait toutes ces découvertes.

 

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L'importance de la découverte n'allait pas s'arréter là puisque non content de retrouver les fondations de cette cité antique, on allait également retrouver d'importantes plaques d'argile ou des signes cunéiformes datés du début de l'écriture sont une découverte considérable

Un matin de 2015, le sol de ces édifices plurimillénaires va offrir de nouvelles surprises : « “On a découvert une tablette !”, me souffle alors un collaborateur », se rappelle, émue, Aline Tenu. Suivront des dizaines et des dizaines de tablettes sous la forme de petits rectangles d’argile d’environ 10 centimètres de côté.

Cette découverte est important non pas par l'importance ou la qualité des piéces qu'on a retrouvée, mais parce qu'elle permet de reconstituer de façon réaliste l'origine des civilisations construites autour du Tigre et de l'Euphrate. C'est une piéce de plus au puzzle

On parvient à reconstituer maintenant une partie de la genèse de l'empire d'Akkad, le premier empire mésopotamien unifié regroupant plusieurs cités.  Une victoire militaire d’un de ces rois – Naram-Sin, petit-fils du fondateur de l’Empire – est d’ailleurs immortalisée sur une stèle de calcaire rose exposée au musée du Louvre. « Naram-Sin y est représenté triomphant de ce peuple des montagnes, les Loulloubi », explique Aline Tenu. Selon les sources mésopotamiennes disponibles à ce jour, les Loulloubi étaient dépeints comme des « barbares » vivant reclus dans les montagnes.

Or cette découverte éclaire d'un œil nouveau ce jugement. Visiblement les "peuples du nords" n'étaient pas si en retard que ça, a preuve la cité qu'ils avaient construit

Un livre éclaire ces recherches en montrant les récentes découvertes faites au proche orient. Malheureusement il coute extrêmement cher, et a part se le procurer en bibliothéque ou le voler

Architecture et société au Proche-Orient ancien : Les bâtisseurs de mémoire en Mésopotamie (7000-3000 avant J-C

Le premier tremblement de mars détecté

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On connait tous l'effet (possiblement catastrophique) des tremblements de terre. Pour Mars, l'éventualité de tels événement semble réduit, pour ne pas dire impossible en l'absence d'activité tellurique de cet astre. Pourtant les équipes de chercheurs qui explorent en continu la planéte rouge y avaient installé un sismomètres extrêmement sensible Bingo puisqu'il vient de déceler un premier tremblement de terre Quelques explications de ce mystère....

Le premier tremblement de Mars était de trés faible intensité comme il en existe des milliers (qui ne sont même pas annoncé tellement leur échelle est faible) sur terre. Il ressemble aux petits séismes enregistrés sur la Lune par les cinq  déposés par les missions Apollo. Mais cela veut-il dire pour autant que notre voisine, planète deux fois plus petite que la nôtre, résonne d’une activité sismique plus similaire à celle de notre satellite naturel que celle de notre planète ? Il est bien sûr encore trop tôt pour se prononcer, les « écoutes » ne faisant que commencer.

Les causes de ce petit évènement peuvent être des fractures provoquées par le stress de la croûte martienne qui se contracte en se refroidissant, à l’instar de la Lune. Cependant, les chercheurs n’excluent pas non plus que la chute d’une météorite soit à l’origine de cette onde sismique. Les analyses sont toujours en cours.

En tout cas, même si ce premier séisme martien est modeste, pour les géophysiciens, qui par l’intermédiaire de ce sismométre très sensible ont enfin une oreille posée sur le sol martien, c’est déjà énorme. « C’est très excitant d'avoir enfin la preuve que Mars est toujours active sur le plan sismique » a salué Philippe Lognonné, qui dirige l'équipe Seis à l’IPGP, l'Institut de physique du globe de Paris, et qui rappelle combien l’attente était longue.

Et toujours les jeux

Ce mois ci, les jeux se déroulent en Tansylvanie. La Tansylvanie est la patrie des vampires, tout le monde sait ça. Mais ce qu'on sait moins, c'est qu'il y a un moyen simple de distinguer les hommes normaux et les vampires : les hommes normaux disent toujours la vérité et les vampires mentent toujours. Seulement voila, la folie est trés répandue dans ce pays également Et un fou dit exactement le contraire de ce qu'il croit etre la vérité Ainsi un homme normal fou ment toujours et un vampire fou dit toujours la vérité. Compliqué, non ?

Résultat de recherche d'images pour "couple de vampires"

La police tansylvanienne est sur les dents. Un de ses roles est de trouver les vampires. Serez vous l'y aider ?

Premiére enquéte : Lucie et Minna sont deux soeurs On sait que l'une d'entre elle est une vampire Voila leurs déclarations :

Police : Qu'avez vous a dire ?

Mina : Nous sommes folles

Police à Lucie : Votre soeur dit elle la vérité

Lucie : Bien sur que non !

Qui est la vampire ?

Deuxiéme enquéte : là il s'agit de deux fréres, Peter et Jack

Peter : Je suis un étre humain

Jack ; Je suis un etre humain

Peter : mon frére dit la vérité

La aussi, trouvez le Vampire

Troisiéme enquéte : La on passe a deux cousines :

Huguette Je suis un vampire

Lorette je suis un étre humain

Huguette En ce qui concerne la folie, moi et ma cousine sont au meme point

Meme question que précédément

Quatriéme enquéte : La c'est deux cousins qui sont sur le grill. Comme d'habitude seul l'un d'entre eux (qu'il s'agit de trouver) est un vampire.

Police : L'un d'entre vous est il fou

quentin Il y en a au moins un parmi nous

bernard C'est vrai

Quentin Quand a moi je ne suis pas un Vampire

Vous savez quoi faire

Cinquiéme enquéte : La police savait au moins une chose, c'est que dans cette fratrie un des deux est sain d'esprit et l'autre fou Voila leurs déclarations

Karl Ma soeur est un vampire

Rosa Mon frere est fou

Cela devrait vous permettre de boucler la cinquiéme et derniére enquéte

L'ensemble de ces énigmes et bien d'autres également sont issues d'un ouvrage de Raymond Smulleyan "le livre qui rend fou" dont je vous avait déja parlé.

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