mardi 8 mai 2018

Le projet ITER

Après bien des années d'interminables tractations, le 28 juin 2005 s'est produit un évènement historique: l'Union Européenne, les Etats Unis, la Russie, le Japon, la Chine et la Corée du Sud ont signé à Moscou un accord afin d'installer le fameux projet ITER en France, à Cadarache (Bouches-du-Rhône). Quelle belle victoire économique, scientifique et politique pour la France! Mais où en est-on aujourd'hui de ce projet? 

ITER

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) sera un réacteur nucléaire qui produira de l'énergie de la même façon que les étoiles et notre Soleil, par la fusion à très haute  température de noyaux de deutérium et de tritium (isotopes de l'hydrogène, ayant même numéro atomique 1, mêmes propriétés chimiques mais des propriétés nucléaires différentes).

Le projet

Le projet ITER est l'un des projets les plus ambitieux au monde dans le domaine de l'énergie. Il a pour mission de démontrer la faisabilité de la réaction de fusion nucléaire précédente, afin d'aboutir à son exploitation industrielle.
Si elle est maitrisée cette fusion permettra de produire une énergie considérable, alors que s'épuisent les réserves de pétrole et que la population mondiale dépassera 9 milliards d'habitants en 2050. La fusion nucléaire produit une énergie propre c'est-à-dire sans émission de COgaz à effet de serre. Les déchets radioactifs ont une durée de vie beaucoup plus courte que ceux des centrales nucléaires classiques à fission nucléaire. Le deutérium est abondant dans la nature, chaque mètre cube d'eau en contient 35 g et le tritium peut être obtenu à partir d'un élément, le lithium, lui même relativement abondant.

Le tokamak 

Quel nom bizarre !  Ce sont des physiciens soviétiques qui ont inventé  dans les années 1950 le TOKAMAK (TOroïdalnaïa KAmera s MAgnitnymi Katushkami) que l'on peut traduire par: chambre toroïdale avec bobines magnétiques. C'est un  anneau dans lequel est confiné, maintenu en suspension, un plasma grâce à un champ magnétique créé par des bobines supraconductrices.

De nombreux tokamaks ont été expérimentés mais le tokamak ITER sera le plus grand  au monde (rayon de plasma 6,2 m, volume  de plasma 840 m³), le plasma sera formé de noyaux de deutérium et de tritium porté à une température de150 millions de degrés C ! soit 10  fois celle au coeur du Soleil ! C'est à cette température que ces noyaux légers fusionneront en  noyaux plus lourds d'hélium (schéma ci-dessous):




La masse totale des noyaux d'hélium obtenus étant inférieure à celle des noyaux de deutérium et de tritium en fusion, la masse manquante m a été transformée en une énergie considérable E suivant la formule d'équivalence entre masse et énergie d'Einstein, bien connue: E=m c2c étant la vitesse de la lumière.






Le chantier

La photo ci-dessous vous montre l'état actuel du chantier gigantesque, l'un des plus grands en Europe. Vous voyez, à gauche, le tokamak ITER circulaire en construction:





















Prévisions

Le coût du projet ITER a subi une forte inflation, de 6 milliards d'euros prévus à 18 milliards. Certains pays, dont les Etats- Unis, ont voulu se retirer du projet. Certains physiciens de renom ont demandé son arrêt, y voyant un "gouffre financier" et un "mirage scientifique".

Mais le projet poursuit son chemin (ITER en latin signifie chemin). Bernard Bigot directeur général d'ITER Organization a annoncé un calendrier réaliste:le plasma du tokamak ITER sera achevé en 2025 et sa fusion se produira 10 ans plus tard en 2035 pour fournir une puissance énergétique de 500 MW (500 mégawatts ou 500 millions de watts) pendant des périodes de 400 à 600 secondes.L'énergie produite par ITER ne sera pas récupérée, ITER ne produira pas d'électricité mais  montrera la faisabilité de cette filière énergétique conformément au projet ITER.

Cette faisabilité étant démontrée, il est prévu de créer sur un site non encore déterminé un prototype de centrale nommé DEMO (de l'anglais DEMOnstration Power Plant) qui produira de l'électricité à l'horizon 2040. DEMO devrait produire 2000 MW en continu.

L'exploitation industrielle par des réacteurs à fusion nucléaire se fera dans la seconde moitié de ce siècle.

Aujourd'hui

Actuellement le chantier procure beaucoup d'emplois et de nombreuses retombées économiques pour énormément d'entreprises. On peut visiter le chantier par petits groupes conduits en bus, ces visites sont très instructives !





lundi 2 avril 2018

Les miracles de la génétique

Depuis la découverte de la molécule d'ADN, cette molécule géante à double hélice, par James Watson et Francis Crick en 1953, que de chemin parcouru par la génétique!



Le clonage 

Le clonage est l'obtention d'un être vivant génétiquement identique à l'original qui a fourni son génome (son patrimoine génétique). L'être vivant obtenu est un clone de l'original. Parmi les clonages citons le plus connu:
Dolly était la copie génétique d'une autre brebis de 6 ans son aînée. Cela se passe en 1996. On prélève une cellule dans le pis d'une brebis, on lui enlève son noyau que l'on fait fusionner avec un ovule préalablement énucléé d'une autre brebis.Après fécondation, l'oeuf obtenu se divise un certain nombre de fois (c'est la division cellulaire) pour donner un embryon que l'on transplante dans une troisième brebis qui va donner naissance à Dolly, clone de la première brebis.

Après Dolly, de nombreux clonages ont été pratiqués. Par exemple, en 2004 Little Nicky a été un magnifique chaton, exacte réplique de Nicky, félin trop tôt disparu d'une dame qui a versé 50 000 dollars pour avoir ce clone!

En Argentine, Crestview Genetics produit en moyenne une cinquantaine de clones par an. Ce sont des clones des plus brillants chevaux de course de polo d'Argentine.

La greffe de cellules souches

On pourrait être tentés de fabriquer ainsi des clones de génies, de surhommes, de beaux individus, pour obtenir une race d'êtres "supérieurs". Pendant la seconde guerre mondiale les nazis ont bien essayé d'en faire. Mais fort heureusement, pour des raisons éthiques, le clonage humain est formellement interdit.

Néanmoins, en suivant le même processus que dans le clonage, on peut utiliser des cellules souches à des fins thérapeutiques. Les cellules souches sont les cellules mères de tous les organes et tissus du corps humain. On en trouve dans les embryons humains, le sang du cordon ombilical, la moelle osseuse. On fait fusionner un noyau d'une cellule souche avec un ovule préalablement énucléé, après fécondation on obtient un embryon donnant des cellules du coeur, du foie, du rein, de la moelle osseuse, etc, que l'on transplante sur le patient.

Ci-contre (suivre les images dans l'ordre 1-2-3-4-5-6), nous assistons à une autogreffe, le prélèvement de cellules souches se faisant sur le patient lui-même. Son avantage est qu'il n'y a aucun rejet des cellules puisqu'elles proviennent
du patient.









Certaines leucémies et certains lymphomes sont soignés et guéris par une greffe de cellules souches de la moelle osseuse.

En 2013 la DMLA (Dégénérescence Maculaire Liée à l'Age) a été soignée avec des cellules souches de la rétine, deux patientes ont recouvert la vue.



Les ciseaux moléculaires qui découpent les gènes

Non! Ce n'est pas de la science fiction! En 2012 la Française Emmanuelle Charpentier et sa consoeur américaine Jennifer Doudna ont mis au point les ciseaux moléculaires CRISPR-Cas9 capables de découper des gènes. Les deux chercheuses auront peut-être, ultérieurement, un Prix Nobel.
Ces "ciseaux" permettent d'éliminer un gène nocif, il est ensuite remplacé par un gène qui aide à lutter contre une maladie ou décuple les performances.

Les chercheurs de l'hôpital de Chengdu en Chine ont été les premiers en  octobre 2016 à utiliser les   ciseaux moléculaires pour lutter contre le cancer du poumon.
Le chercheur Jan Peter van  Pijkeren de l'Université du Wisconsin (Madison) fait avaler aux victimes d'une attaque microbienne de leur intestin un CRIPS-Cas9 contre les assaillants microbiens.
Mais il est bien difficile de franchir le "rubicon éthique" en découpant des gènes de l'homme.
Plus de 3000 laboratoires de recherche dans le monde utilisent les ciseaux moléculaires au service de la médecine et aussi de l'agriculture.

Autres applications

Vous pouvez voir ou revoir, si cela vous intéresse!, d'autres applications dans mon article "La magie de l'ADN" du 10 Février 2017 : l'empreinte génétique, la médecine génétique, la puce à ADN, l'ordinateur à ADN.

Je ne parle pas des applications nombreuses et parfois contestées (les OGM) dans l'agriculture. Ceci est une autre histoire.





jeudi 8 mars 2018

Les pyramides d'Egypte

" Soldats, du haut de ces pyramides 40 siècles vous contemplent". Ces paroles ont été adressées à ses soldats par le général Bonaparte le 21 juillet 1798 au pied des pyramides de Gizeh. Nous sommes fascinés par ces pyramides si mystérieuses.



Des mastabas aux pyramides

Dans l'Ancien Empire (2700 à 2200 avant J.C.), les souverains et les dignitaires construisaient de grands édifices pour leurs sépultures. Au commencement ce fut des mastabas. Un mastaba a la forme d'un tronc de pyramide dont les bases sont rectangulaires, il avait un étage unique. Il y eut ensuite des mastabas à deux étages, puis trois, etc, pour obtenir une pyramide à degrés.
                                                                                      



La plus célèbre est la pyramide à degrés de Djoser à Saqqara (photo ci--contre).
Il y eut  ensuite une évolution progressive vers les pyramides dont les plus célèbres sont celles des pharaons Khéops, Khéphren et Mykérinos sur le plateau de Gizeh près du Caire.






La pyramide de Khéops est la plus grande.









Devant l'une de ces pyramides se trouve le Sphinx avec un corps de lion et la tête représentant Khéops.





Les mamelouks auraient détruit le nez d'un coup de canon. Certains pensent que c'est un acte de vandalisme d'un paysan égyptien.








On peut voir, exposée au pied de la pyramide de Khéops, une barque solaire dans un état de conservation remarquable.
Une procession devait transporter dans cette barque le corps du souverain sur le Nil dans l'au-delà pour une vie éternelle.
Après son voyage sur le Nil, le défunt était placé dans un sarcophage dans une chambre de sa pyramide.





La pyramide de Khéops

Attardons-nous sur cette pyramide, la plus étudiée, la plus grande des trois pyramides de Gizeh, la seule des 7 merveilles du monde antique qui subsiste. Aucune structure au monde n'est plus mystérieuse!

Description
La base de la pyramide est un carré de 230 m de côté, sa hauteur à l'origine est de 146 m et aujourd'hui 138 m. Chaque côté est orienté vers l'un des quatre points cardinaux: Nord, Est, Sud, Ouest.

L'intérieur de la pyramide est représenté par cette coupe:

























De nombreux conduits et chambres ont été explorés. La chambre dite de la Reine et la chambre dite du Roi étaient vides, les pillards au cours des siècles les ayant visitées!

De nouvelles technologies pour étudier la pyramide
L'exploration de la pyramide utilise maintenant les nouvelles technologies.
"N'abimez pas ma pyramide!" ne cesse de répéter le docteur Zahi Hawass l'Egyptologue bien connu. L'essentiel est d'introduire des petits robots non invasifs, non destructifs, pour ne pas détériorer l'édifice.
Le robot Djedi, doté d'une intelligence artificielle, se déplace dans un conduit de la chambre de la Reine. Il monte une marche, bute sur une porte, introduit une micro-caméra "serpent" par un trou creusé lors d'une mission précédente. La caméra peut alors photographier, derrière la porte, des peintures, des hiéroglyphes datant de la construction de la pyramide.

Les muons sont des particules élémentaires en abondance dans l'Univers, elles peuvent traverser la pierre et la matière sans les détériorer. La mission Scanpyramids a déployé plusieurs détecteurs de muons dans la pyramide. Plus il y a de matière, moins il y a de muons et inversement moins il y a de matière, plus il y a de muons. A l'aide de capteurs on a pu mesurer la concentration de muons et on a découvert une forte concentration de muons dans un grand vide, donc l'existence d'une cavité d'au moins 30 m de long.

Construction de la pyramide
C'est un grand mystère! Aucune trace, aucun écrit de l'époque ne subsistent. Comment plusieurs millions de blocs de pierre pesant chacun plusieurs tonnes ont pu être élevés pour construire cette pyramide? Voici les trois théories les plus connues:

La théorie machiniste. Selon Pierre Crozat, on utilisait des machines (des leviers) pour faire grandir une petite pyramide initiale par accrétion de pyramides successives pour obtenir la pyramide qui accueillera le Pharaon à sa mort.

La pyramide a été bâtie en pierres réagglomérées. Selon Joseph Davidovits, plutôt que de tailler et traîner des énormes bloc massifs sur des rampes, on fabriquait sur place de la pierre réagglomérée c'est-à-dire une pierre calcaire naturelle traitée comme du béton.

La théorie de Jan-Pierre Houdin est la plus crédible. Il a fallu 23 ans, jusqu'à la mort du Roi, pour élever la pyramide. Une rampe extérieure a d'abord été construite afin de monter les blocs de pierre jusqu'au niveau de la base de la chambre du Roi, soit jusqu'à 43 m de hauteur. Au delà, la rampe extérieure devrait être beaucoup trop longue et de pente beaucoup trop forte pour monter les blocs jusqu'au sommet. Jean-Pierre Houdin avance l'hypothèse de la construction d'une rampe intérieure en forme de spirale composée de segments rectilignes raccordés à angle droit.


Je n'ai fait qu'effleurer bien des problèmes! Les pyramides d'Egypte resteront toujours aussi mystérieuses, nombreux seront les archéologues qui continueront à les étudier pendant encore des siècles!

Si vous voulez continuer ce beau voyage en Egypte, vous pourriez peut-être lire les deux articles de mon blog:
            Promenade sur le Nil     du 29/12/2015
            Le papyrus d'Ani           du 24/02/2015

Bon voyage et bonne lecture!.....







dimanche 18 février 2018

Les galaxies

Nous voulons toujours aller plus loin, la recherche scientifique est insatiable. Après avoir envoyé des hommes sur la lune nous avons envoyé des sondes sur les planètes tournant autour du Soleil, nous avons ensuite découvert des milliers d'exoplanètes, planètes tournant autour d'une étoile de notre galaxie. Mais cela ne suffit pas! Il y  a des centaines de milliards de galaxies! Nous chercherons encore des exoplanètes dans ces galaxies dans l'espoir, toujours, de trouver une vie extraterrestre.



Qu'est-ce qu'une galaxie?

C'est un assemblage de milliards d'étoiles, de gaz, de poussières cosmiques et de matière noire, sorte de cocon qui maintient les étoiles à l'intérieur de la galaxie. De plus, un trou noir super massif dans lequel tombent des étoiles se trouverait en son centre.
Parmi les découvreurs de galaxies, nous ne citerons que le plus célèbre, Edwin Hubble (1889-1953), astronome américain qui montra dans les années 1920 qu'il existait d'autres galaxies que la nôtre et fit la découverte de la fameuse loi qui porte son nom sur l'expansion de l'Univers: les galaxies s'éloignent les unes des autres à une vitesse proportionnelle à leur distance.

Il existe, en gros, quatre types de galaxies:

Les galaxies spirales

La galaxie du Tourbillon





Dans une galaxie spirale les bras lumineux contenant plusieurs milliards d'étoiles s'enroulent autour du bulbe (renflement central) en formant des spirales.
Dans certains planétariums et musées on vend des cartes en relief de148 mm x148 mm de cette magnifique galaxie du Tourbillon (appelée en anglais Whirlpool Galaxy).                    
Cette photo a été prise par le télescope spatial Hubble. 


La Voie Lactée
Ci-contre notre galaxie (appelée Voie Lactée ou Galaxie avec un G majuscule). C'est une galaxie spirale barrée, les bras spiraux émergent de la barre blanche contenant des milliards d'étoiles.
Nous, les humains, nous sommes dans le petit point jaune qui représente le soleil avec ses planètes, sur le bras d'Orion.
Ce n'est pas une photo mais une simulation effectuée par de très gros ordinateurs utilisant nos observations.
Vue du sol, la Voie Lactée, dans un ciel dégagé sans pollution lumineuse, apparaît sous la forme d'une traînée laiteuse.





Les galaxies elliptiques

Galaxie elliptique NGC 1132 prise par le télescope spatial Hubble




Elles ont la forme d'ellipsoïdes (ballons de rugby) plus ou moins allongés


















Les galaxies lenticulaires



Ce sont des intermédiaires entre les galaxies elliptiques et les galaxies spirales, le bulbe en forme de lentille est dénué de bras spiraux.







Les galaxies irrégulières



Elles ont un aspect difforme. Ci-contre la galaxie irrégulière NGC 4214. Dans les zones brillantes, se forment beaucoup d'étoiles chaudes de formation récente.









Quelques chiffres

Si vous n'aimez pas les chiffres, et je le comprends fort bien (on peut contempler les étoiles, les galaxies, l'Univers, sans aimer ces calculs), vous pouvez ne pas lire ce qui suit.

L'année-lumière
Cette union insolite des mots année et lumière désigne non pas un temps comme on pourrait le croire mais une distance.
L'année-lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1 an. Calculons cette distance.
Nous allons faire un calcul écrit en italique, à la portée de tout le monde, que vous pourrez suivre si vous ne lisez pas trop vite cet article et si vous faites un tout petit effort. Dans le cas contraire, laissez de côté ce calcul et notez seulement le résultat en caractères gras:

La vitesse de la lumière dans le vide est une constante universelle fixée exactement à 299 792 458 m/s (300 000 km/s en arrondissant) c'est-à-dire qu'en une seconde la lumière parcourt dans le vide 299 792 458 m. Donc si l'on multiplie le nombre de secondes qu'il y a dans une année par 299 792 458 m nous aurons la distance correspondant à une année-lumière.
Rappelons qu'une année contient 365,25 jours (en tenant compte de l'année bissextile), un jour contient 24 heures, une heure contient 60 minutes et  une minute contient 60 secondes. Donc dans une année il y a:
                                                365,25 x 24 x 60 x 60 secondes
Une année-lumière est donc égale à:
                                                299 792 458 365,25 x 24 x 60 x 60 m
soit en arrondissant:

                                                9 460 milliards de km 

Cette distance est énorme! C'est pourquoi au lieu de manipuler des milliards de km il est plus commode de calculer, en Astronomie, les distances en années-lumière. Les nombres obtenus sont  beaucoup plus simples.

La Galaxie
Notre galaxie ou Voie Lactée a un diamètre d'environ 100 000 années-lumière. Elle contient entre 100 et 200 milliards d'étoiles dont le Soleil.

La galaxie d'Andromède
C'est une galaxie spirale, la galaxie la plus proche de nous, à environ 2,5 millions d'années-lumière. Cela signifie que la lumière venant de cette galaxie et qui  nous arrive maintenant dans nos télescopes ou nos lunettes est partie de la galaxie il y a 2,5 millions d'années.
Etant relativement proches, notre galaxie et la galaxie d'Adromède, sous l'effet de la gravitation, s'attirent, se rapprochent. Cette dernière fonce dans la direction de la Voie Lactée à la vitesse de 400 000 km/h. La collision se ferait dans 4 milliards d'années environ.
La galaxie d'Andromède a un diamètre d'environ 140 000 années-lumière.Elle contient environ mille milliards d'étoiles.


Les galaxies naines
Ce sont de petites galaxies de diamètre quelques milliers d'années-lumière et contenant un nombre de l'ordre de 10 milliards d'étoiles.
Elles gravitent souvent autour de galaxies plus importantes.


Ci-contre la galaxie d'Andromède accompagnée de ses deux galaxies satellites (naines elliptiques).












Je m'arrête là, car j'ai bien peur de vous donner le vertige!








dimanche 14 janvier 2018

L'intelligence artificielle à la recherche d'exoplanètes

Rappelons qu'une exoplanète est une planète qui tourne autour d'une étoile, comme les planètes et la Terre tournent autour du Soleil. C'est en 1995 que deux astronomes suisses de l'observatoire de Genève, Michel Mayor et Didier Queloz , ont découvert la première exoplanète. Depuis, la chasse aux exoplanètes a été bien fructueuse, on compte aujourd'hui plus de 3000 exoplanètes découvertes! 
Et maintenant la chasse se poursuit avec l'intelligence artificielle. 


A la recherche d'une forme de vie extraterrestre

Sans cesse nous recherchons s'il existe une forme de vie en dehors de notre planète.
S E T I  (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) regroupe des projets scientifiques dont l'objectif est de détecter la présence de civilisations extraterrestres. De nombreux signaux ont été lancés et nous attendons, nous rêvons d'une réponse!
Nous nous posons depuis bien longtemps cette question: existe-t-il ou a-t'il existé une forme de vie dans les planètes du système solaire? Des télescopes spatiaux et de nombreuses sondes ont été envoyées  sur les planètes et leurs satellites.
En dehors du plaisir de la chasse, les scientifiques (astronomes, astrophysiciens, astrobiologistes, radioastronomes, etc ) vont maintenant chasser, dans d'autres étoiles que le Soleil, des exoplanètes dont les conditions seraient les plus proches de celles de la Terre et où il y aurait peut-être la présence d'une certaine forme de vie.
On est émerveillé devant l'ingéniosité déployée par les scientifiques pour détecter des exoplanètes situées à des milliards et des milliards de km. Ils utilisent, pour cela, trois méthodes:


1. La méthode des vitesses radiales

La vitesse radiale d'une étoile est la composante de sa vitesse dans la direction étoile-observateur. La présence d'une planète tournant autour de son étoile fait subir à celle-ci des oscillations : la vitesse radiale subit des petites variations et l'étoile se rapproche ou s'éloigne périodiquement. Il en résulte que le spectre de l'étoile est décalé vers le bleu ou le rouge alternativement (voir mon article "Redshift et blueshift" du 09/01/2017).

2. La méthode des transits



Le transit est le passage, dans la ligne de visée étoile-observateur, d'une planète devant son étoile. Lorsque la planète se déplace en 1- 2 -3, l'observateur note une diminution de luminosité de l'étoile en 1-2-3 sur la courbe. C'est une mini-éclipse de l'étoile par sa planète.


3. La méthode des microlentilles gravitationnelles


Lorsqu'une étoile proche (la microlentille) croise la ligne de visée entre la Terre et une étoile plus éloignée (la source) le flux lumineux de cette dernière est alors amplifié. Si une planète orbite autour de cette microlentille elle va également produire une amplification de faible amplitude.
On a observé ces deux amplifications du flux lumineux d'une étoile lointaine (graphique ci-dessus):
- dans la nuit du 31 Juillet 2005 par l'étoile-lentille OGLE-2005-BLG-390 L, 
- dans la nuit du 10 Août 2005 par sa planète OGLE-2005-BLG-390 L b (la petite bosse qui a été agrandie plus haut à droite). 
Chaque point représente une mesure du flux lumineux de l'étoile-source, la couleur de ce point correspond au télescope où l'observation a été faite. Les télescopes répartis sur différents continents (OGLE et Danish au Chili, Robonet aux Canaries et à Hawaï, Canopus et Perth en Australie, MOA en Nouvelle-Zélande) se sont relayés pour construire, toujours la nuit, la courbe ci-dessus. 


L'intelligence artificielle au service de la Nasa

Deux exoplanètes, Képler 90 i et Képler 80 g viennent d'être découvertes par une intelligence artificielle. Celle-ci est un algorithme d'apprentissage développé par Google,  une machine learning (machine qui apprend). Les chercheurs "nourrissent" la machine de milliers de données, de milliers de courbes de lumière d'étoiles données par le télescope spatial Képler de la Nasa entre 2009 et 2013 et la machine intelligente, inspirée d'un cerveau humain, tisse un réseau de neurones artificiels pour  apprendre  à détecter de minuscules diminutions de luminosité des étoiles. C'est la méthode des transits.

L'apport de l'intelligence artificielle va accélérer la découverte de nouvelles exoplanètes.
Et un jour, trouvera -t-on peut-être une petite planète rocheuse semblable à la Terre avec des traces de vie?

vendredi 22 décembre 2017

Avant le Big Bang

Il y a 13,8 milliards d'années environ éclata le Big Bang à l'origine de l' Univers mais avant le Big Bang que s'est-il bien passé ? Rien ? Quelque chose ? Tout esprit curieux doit se poser la question, mais la réponse est bien difficile à trouver et nombreuses sont les hypothèses avancées sans aucune preuve, sans la moindre observation de ce qu'il y a eu avant le Big Bang.


Après le Big  Bang

Pour chercher à comprendre, à deviner ce qu'il y a eu avant le Big Bang, regardons ce qui est arrivé après, par ordre chronologique en partant du début du Big Bang.
1. Penzias et Wilson ont réussi en 1965 avec une énorme antenne métallique en forme de corne, à capter un rayonnement fossile de l'Univers chaud primordial:

Les deux Prix Nobel Penzias (à droite) et Wilson (à gauche) devant l'énorme antenne en forme de corne.






















Les radiotélescopes, les télescopes terrestres ou spatiaux de plus en plus puissants permettent de scruter la voute céleste et de voir de plus en plus loin dans notre Univers. Les satellites COBE, WMAP, Planck ont observé un rayonnement fossile révélant les premières lueurs de l'Univers émises environ 370 000 ans après le Big Bang, soit très peu de temps après le Big Bang qui s'est produit, rappelons le, il y a environ 13, 8 milliards d'années. La photo ci-dessous prise par  le télescope du satellite Planck en 2009 présente des infimes variations de température qui traduisent les contrastes de densité de matière:

Au milieu, en blanc, brille la voie lactée notre Galaxie.

2. Ensuite cette matière a évolué pour donner des milliards de galaxies qui contiennent des milliards d'étoiles qui naissent, vivent et meurent. Globalement l'ensemble des galaxies est en expansion, l'Univers gonfle, gonfle comme un ballon, indéfiniment, en suivant la loi de Hubble.

3. Cette expansion s'accélère.


Avant le Big bang

A l'aide des observations précédentes, nous pouvons maintenant émettre quelques hypothèses.

Tout d'abord on peut comparer le Big Bang à l'horizon. Dans l'océan on ne voit rien au delà de l'horizon, mais on sait qu'il y a bien des choses au delà. On pourrait penser qu'il en est de même avec le Big Bang, au delà il se pourrait qu'il existe des phénomènes cosmiques que l'on ne peut pas voir.

Initialement l'Univers était minuscule, très chaud et très dense, puis il s'est gonflé , s'est refroidi et des milliards de galaxies se sont formées, en pleine expansion. Il a fallu pour cela, au préalable, avant que n'éclate le Big Bang, il a fallu non pas un coup de baguette magique (ou divine comme certains le pensent) mais une énergie énoooooorme! une quantité de chaleur gigantesque! Beaucoup de scientifiques (Hubert Reeves en particulier) pensent que ce sont des champs quantiques qui ont produit cette énergie, cette chaleur avant le Big Bang.

D'autres scientifiques pensent qu'avant le Big Bang il y eut un état de contraction extrême de l'espace lui même précédé d'une succession d'expansions et de contractions. Autrement dit il y eut une succession d'univers qui ont abouti à notre Univers (avec un U majuscule).

Certains cosmologistes vont plus loin: il existerait des milliards d'univers parallèles qui constitueraient ce qu'on appelle le "multivers" dont notre Univers ferait partie!

L'expansion de l'Univers s'accélère (observation 3 plus haut). Il y a dans l'Univers environ 4% de matière ordinaire visible, 21% de matière noire et 75% d'énergie noire. On pense que c'est l'énergie noire qui accélère l'expansion de l'Univers. Ce serait une force répulsive des galaxies plus forte que l'attraction de la gravitation. Cette énergie noire encore bien mystérieuse, d'où provient-elle? N'existerait-elle pas avant le Big Bang?

Je vous ai exposé quelques hypothèses émises dans des théories très intéressantes, mais il est impossible de les vérifier par des observations de phénomènes cosmiques antérieurs au Big Bang.

Désolé! Je ne pourrais pas vous montrer de belles photos comme les précédentes!



vendredi 1 décembre 2017

L'intelligence artificielle

J'ai publié un article "L'intelligence et la bêtise" le 13 /10 / 2016. Il s'agissait de l'intelligence et de la bêtise humaines. Avec les technologies galopantes, une nouvelle forme d'intelligence est apparue: l'intelligence artificielle. C'est une véritable révolution qui est en marche. Nombreuses sont les applications et bien des questions se posent.


Qu'est-ce que l'intelligence artificielle ? 

L'intelligence artificielle est une intelligence fabriquée par les machines (ordinateurs, calculateurs, robots). Elle est dans certains domaines  une imitation, une simulation de l'intelligence humaine ou d'une autre intelligence. En mieux ou en plus mal ? Sous quelles formes peut-on la trouver? Nous allons en donner des exemples, seulement quelques exemples!

L'intelligence artificielle dans les jeux vidéo  

Les jeux vidéo évoluent sans cesse et leurs logiciels font preuve d'une intelligence remarquable (tactique, stratégie, simulations diverses) en jouant avec les jeunes, ces jeunes qui pianotent souvent un peu trop sur leurs tablettes!

Mais les plus grands aussi jouent aux jeux vidéo sur leurs ordinateurs. Par exemple aux échecs. L'ordinateur Deep Blue d'IBM  contient 256 microprocesseurs, l'équivalent de 15 millions de transistors. Ses capacités de calcul lui permettent aux échecs de calculer 200 millions de positions par seconde. L'humain, vraie tortue, se traînerait à 2 positions par seconde. Les coups joués par l'ordinateur dépendent de ceux de l'homme qui joue. Il y a une véritable tactique, une réflexion de la part de la machine.

Il y eut des matchs célèbres: la machine contre  le champion du monde aux échecs Gary Kasparov.
Le premier match en 1996 fut remporté par Kasparov, le second en 1997 par Deep Blue.
Pour la première fois l'un des meilleurs joueurs humains du jeu d'échecs est battu par une machine!



AlphaGo est un super ordinateur qui a fait sensation en battant en 2016 le champion du monde du jeu de go. En 2017 il a été battu par AlphaGoZéro nouvelle version de lui-même!


L'intelligence artificielle des robots

Certains robots font preuve d'une intelligence artificielle:

               




NAO est un robot humanoïde français  développé par la société japonaise Aldébaran Robotics.Il en existe plusieurs versions vendues dans le monde entier. Grâce à de nombreux capteurs, micros et caméras dissimulés dans son corps humanoïde, il possède une reconnaissance vocale et une détection des formes et des visages. Il est utilisé dans les établissements d'enseignement, les laboratoires de recherche, il peut être un robot de compagnie, un partenaire de jeu, un garde-malade, un compagnon d'enfants autistes ou de personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer.



Le président de Soft Bank, Massayoshi son, présente en 2014 Pepper un robot capable de lire les émotions des êtres humains et d'interagir avec eux.





Le robot d'intelligence artificielle Watson n'est pas un robot humanoïde comme les précédents. C'est un super-ordinateur créé par IBM capable de comprendre le langage humain, de répondre aux questions qu'on lui pose.



En 2011 le robot Watson bat les humains au jeu télévisé américain
"Jéopardy".





La banque "Crédit mutuel-CIC" l'utilise. On l'emploie aujourd'hui en médecine.                                                      

Le chatbot, "chat" comme discussion en Anglais et "bot" comme robot, est un agent conversationnel, un logiciel programmé pour faire une reconnaissance vocale, simuler une conversation avec un client pour lui proposer une réponse personnalisée.  On le trouve sur les sites Web de la SNCF, d'Orange, de la Fnac, d'Ikéa, les réseaux sociaux, Microsoft, Google.


Par la voix, certains smartphones répondent à des questions.













Les véhicules autonomes

L'intelligence artificielle au service de l'automobile.
De nombreux constructeurs automobiles (Google Car, Tesla, BMW, Nissan) construisent des logiciels remplaçant le conducteur. Les voitures sont autonomes, elles vont vous chercher, vous déposent, se garent seules.






Cette navette expérimentée au Bois de Vincennes à Paris est autonome, dépourvue de conducteur et électrique.








Les dangers de l'intelligence artificielle

Les jeux vidéo, en particulier ceux qui possédent une intelligence artificielle, peuvent conduire les jeunes à une addiction aux jeux. Ils pianotent sur leurs tablettes des heures et des heures, vivant dans un monde irréel, négligeant parfois leurs études. Les parents et les établissements scolaires limitent ou suppriment l'emploi des tablettes dans certains cas. 

L'intelligence artificielle n'a pas de conscience, ni d'esprit. Une machine intelligente tient-elle compte du facteur humain?  Par exemple, en cas d'accident comment une voiture autonome fabriquée par une intelligence artificielle réagirait face aux risques reposant sur les vies humaines des passagers ou des piétons?

Si l'intelligence artificielle surpasse l'intelligence humaine, elle pourrait la dominer, prendre à sa place des décisions néfastes,  duper les humains, les manipuler, Imaginez un monde dominé par des robots! Ces robots pourraient être des machines de guerre!

Mais ce n'est pas l'intelligence artificielle qui est dangereuse, c'est l'homme qui l'utilise qui peut être dangereux. Comme dans le nucléaire, je pense au cri d'alarme poussé par Einstein dans sa lettre écrite à Roosevelt, stigmatisant le danger de la bombe atomique. C'est la même chose avec l'intelligence artificielle, des cris d'alarmes ont été lancés par Bill Gates et Stephen Hawking, entre autres.....

mardi 7 novembre 2017

Le musée d'Orsay

Combien de fois ai-je visité le musée du Louvre, le plus beau musée du monde? Cinq articles de mon blog lui ont été consacrés. Mais le musée d'Orsay ? Il mérite certainement un détour et au moins un article.



Un musée dans une gare

Le musée d'Orsay n'est pas chargé d'histoire comme le musée du Louvre ancienne forteresse médiévale devenue résidence royale depuis François 1er jusqu'en 1793.

C'est dans l'ancienne gare d'Orsay que fut inauguré le musée d'Orsay en 1986 par le Président de la République Valéry Giscard d'Estaing. La magnifique verrière avec ses arches métalliques et la grande horloge de l'ancienne gare ont été conservées dans le musée, comme vous pouvez le voir dans les photos ci-dessous:






La gare d'Orsay










Le musée d'Orsay. Quelle transformation extraordinaire d'une gare en un si beau musée!

Les collections

Des collections exceptionnelles présentent l'art occidental de 1848 à 1914 dans toute sa diversité:

  • la multitude de sculptures dans l'allée centrale au niveau 0 (photo ci-dessus) et sur les terrasses au niveau 2;
  • les galeries de peinture (galerie symboliste, galerie néo et post-impressionniste, galerie des impressionnistes);
  • les cabinets d'architecture, de photographie;
  • les arts décoratifs et graphiques;
  • les arts nouveaux.


Bien sûr, je ne peux vous montrer tous les chefs-d'oeuvre exposés, mais seulement quelques uns de mes coups de coeur très personnels, que je voudrais vous faire partager.

Les sculptures













"Les quatre parties du monde soutenant la
sphère
céleste " de Carpeaux.

Ces quatre parties sont l'Afrique, l'Amérique, l'Asie, l'Europe représentées par des femmes dansant une ronde.
















"L'Age d'airain" de Rodin.




















La galerie symboliste



"Le rêve" de Puvis de Chavannes. Le rêveur voit, dans son sommeil, l'Amour, la Gloire et la Richesse.















"La roue de la Fortune" de Burne-Jones.










"Jardins publics: la conversation, les nourrices, l'ombrelle rouge" panneaux décoratifs de Vuillard (mouvement nabi).


La galerie néo et post-impressionniste


































"Le Cirque" de Seurat. Chef-d'oeuvre du pointillisme.



La galerie impressionniste






"Le Bal du Moulin de la Galette" à la Butte Montmartre, de Renoir. L'ambiance de la Belle Epoque est si bien rendue!




"Le déjeuner sur l'herbe" de Manet, qui fit scandale car on y voit deux hommes habillés avec chapeaux aux côtés d'une femme toute nue!





















"La classe de danses" de Degas.

Je pourrais continuer encore et encore!
On ne se lasse pas de voir ces merveilles à jamais éternelles!














lundi 16 octobre 2017

Les jardins d'Albert Kahn

Il m'arrive parfois d'aller à Boulogne-Billancourt près de Paris pour retrouver un havre de paix, les somptueux jardins d'Albert Kahn. Je m'interroge alors sur ce personnage, Albert Kahn, hors du commun, totalement oublié aujourd'hui, et à qui je voudrais rendre hommage.


Le musée

Avant de visiter les jardins, entrons dans le musée. Il abrite Les Archives de la Planète qui rassemblent une centaine d'heures de films et 72 000 autochromes, premières photos en couleur, invention des frères Lumière. On y voit des images entre 1909 et 1931 consacrées à la diversité des peuples et des cultures dans une cinquantaine de pays. Ces images sont le fruit des voyages d'Albert Kahn riche banquier, mécène et philanthrope, et des nombreux opérateurs qu'il envoya dans le monde.

Albert Kahn croyait en la paix universelle et cherchait à favoriser la compréhension entre les peuples et leur coopération à l'aide de ces images.

Aujourd'hui ces photographies sont exposées au musée, des conférences y sont organisées, un système audiovisuel permet au visiteur de regarder la projection de son choix.


Les jardins

Anatole France, Barres, Paul Valéry, Bergson, Pierre 1er de Serbie, Alexandre 1er de Roumanie, Elisabeth de Belgique, Einstein et bien d'autres prix Nobel, Rodin, André Gide, Colette, Rudyard Kipling, Marcel Dassault, Michelin, Georges Clemenceau, Vincent Auriol ont parcouru les allées de ces jardins, assistant  à une projection d'images des Archives de la Planète ou discutant avec Albert Kahn.

Albert Kahn avec une invitée
Ces jardins sont à l'image du monde dont rêvait Albert Kahn, on y voit les styles des différents pays qu'il a visités. En particulier son amour pour le Japon:

Pont japonais. Photo que j'ai prise le 12 Février 2010

Maison japonaise

La forêt bleue:
La forêt bleue (cèdres de l'Atlas, épicéas du Colorado). Photo que j'ai prise le 12 février 2010.


On y trouve aussi la forêt vosgienne évocation de l'enfance d'Albert Kahn né en Alsace, la forêt dorée formée de bouleaux.


Le jardin français:


Jardin à la française avec la serre du jardin d'hiver


























La fin d'Albert Kahn

Il avait consacré sa vie et sa fortune pour son musée et ses jardins!
Les crises économiques de 1929 et des années trente l'ont totalement ruiné! Ses activités bancaires et donc philanthropiques prennent fin.
Sous la pression d'amis et de soutiens politiques, les jardins et les collections d'images sont rachetées en 1936 par le département de la Seine, qui laisse au mécène ruiné la jouissance de sa maison et des jardins. Albert Kahn décède dans sa propriété à l'âge de 80 ans, en 1940.

Aujourd'hui nous sommes loin, bien loin de cette paix universelle recherchée par Albert Kahn, mais nous pouvons toujours visiter son musée et ses si beaux jardins pour continuer à rêver!















mardi 19 septembre 2017

L'antimatière

"Au début du Big Bang la matière et l'antimatière se sont annihilées, un résidu de matière a donné naissance à notre Univers" .
On pourrait croire que cette affirmation relève de la science-fiction. Mais il n'en est rien, la quasi unanimité des scientifiques pensent qu'il en était bien ainsi il y a environ 13,8 milliards d'années!


Qu'est-ce que l'antimatière

C'est le physicien britannique Paul Dirac (prix Nobel de Physique) qui imagina, prédit dès 1927 l'existence de l'antimatière. Elle est constituée d'antiparticules.

A  chaque particule de matière (particule élémentaire, neutron, proton, noyau, atome, ion,...) on peut associer une antiparticule, sa "soeur jumelle". Particule et antiparticule associées ont même masse, même spin (caractéristique quantique liée à leurs propriétés de rotation), mais des charges opposées.

Par exemple, à l'électron (négatif) est associé l'antiélectron (positif) appelé positon ou positron. Au proton (positif)  est associé l'antiproton (négatif).

L'atome d'hydrogène est formé d'un proton autour duquel gravite un électron, l'atome d'antihydrogène est formé d'un antiproton autour duquel gravite un antiélectron.

L'atome d'hydrogène est représenté en rouge, l'atome d'antihydrogène en vert.


Que s'est-il passé au début du Big Bang 

Au début du Big Bang, matière et antimatière se sont annihilées. Cette disparition de matière et d'antimatière se traduit par un flux lumineux, une énergie considérables. Cette énergie E est donnée par la formule d'équivalence d'Einstein  E = mc2 , c étant la vitesse de la lumière, m la masse  de matière et d'antimatière disparues.

Des calculs montrent que si 1gramme d'antihydrogène et 1gramme d'hydrogène s'entrechoquaient, cela suffirait à réduire en cendres Paris et sa banlieue! Mais rassurez-vous, l'antimatière n'existe qu'en quantités infimes dans les rayons cosmiques. On a pu aussi en fabriquer au CERN sans inquiétude, comme nous allons le voir.

Des atomes d'antihydrogène produits et capturés au CERN

Rappelons que l'atome d''antihydrogène est formé d'un antiproton et d'un antiélectron (voir plus haut), les physiciens et ingénieurs du CERN ont donc fabriqué d'une part des antiprotons et d'autre part des antiélectrons, qu'ils ont ensuite fusionnés pour obtenir des atomes d'antihydrogène. 

En 1995, les 9 premiers atomes d'antihydrogène ont été produits. C'est l'expérience LEAR (acronyme shakespearien de Low Energy Antiproton Ring).

En 2002, l'expérience ATHENA a produit 50 000 atomes d'antihydrogène beaucoup trop rapides pour être piégés.

En 2011, l'expérience ALPHA a produit  des milliers d'atomes d'antihyrdogène et en a capturé 38 qui ont été ralentis, puis gardés dans des bouteilles magnétiques pendant plus de 16 minutes.

En 2014, l'expérience ASACUSA a réussi à capturer 80 atomes d'antihydrogène.

Comment expliquer ce résidu de matière qui a donné naissance à notre Univers

Quelle différence existe-t-il entre la matière et l'antimatière pour qu'il ne reste, après leur choc au début du Big Bang, qu'un peu de matière, et non de l'antimatière, pour engendrer tout l'Univers?

Une hypothèse avancée par les scientifiques est l'existence d'une asymétrie entre la matière et l'antimatière.

Les atomes d'antihydrogène pouvant maintenant être piégés, les scientifiques cherchent à les garder suffisamment longtemps pour les étudier et comparer leurs propriétés à celles bien connues des atomes d'hydrogène. On pourrait  alors comprendre pourquoi dame Nature a finalement tranché pour la matière.

Usages de l'antimatière

Aujourd'hui on sait fabriquer et stocker de l'antimatière (des positrons, des antiprotons, de l'antihydrogène).

En médecine, la TEP (Tomographie à Emission de Positrons) est une technique d'imagerie médicale pour faire un dépistage précoce des cancers.

Certaines radiothérapies utilisent de l'antimatière qui permet d'irradier quatre fois plus de cellules cancéreuses que les autres rayonnements.

Dans le futur, la NASA annonce qu'il serait possible de disposer de 10 mg d'antimatière comme carburant pour un voyage Terre-Mars pour 250 millions de dollars.

Dans le domaine militaire, l'antimatière pourrait servir de détonateur à une réaction de fusion thermonucléaire. Elle remplacerait, par exemple, la bombe A détonateur très polluant de la bombe H.

Ce n'est pas de la science-fiction!






    

lundi 4 septembre 2017

Les ordinateurs quantiques

La physique quantique est déroutante, ses lois sont bien différentes de celles de la physique classique. C'est pourquoi elle est fascinante et passionnante. Les ordinateurs quantiques seront d'une puissance et d'une vitesse phénoménales, insoupçonnables! Ce sont les ordinateurs du futur.


Bits et qubits

Le mot bit est la contraction de binary digit (chiffre binaire). Le bit est la plus petite unité d'information d'un ordinateur classique pouvant prendre les valeurs 0 (absence de courant) ou 1 (présence de courant).

Le qubit (ou bit quantique) est la plus petite unité d'information d'un ordinateur quantique pouvant prendre les valeurs 0 et 1 simultanément. C'est la superposition des valeurs 0 et 1 prises par certaines microparticules qui permet à un ordinateur quantique de traiter une multitude de problèmes en même temps.

En informatique les données sont codées sous forme de bits ou de qubits (voir mon article "Le code informatique" du 13/12/2014). Quand un ordinateur classique traite, par exemple, 30 données, on démontre qu'un ordinateur quantique en traite                   230 = 1 073 741 824 (plus d'un milliard!) simultanément.

Une image simple pour se rendre compte de cette surprenante propriété: un ordinateur quantique serait capable de lire tous les livres d'une bibliothèque simultanément, alors qu'un ordinateur classique ne permettrait de lire ces livres que l'un après l'autre.

Un ordinateur quantique serait capable de retrouver quasi instantanément une information particulière sur des milliards de milliards de données engendrées par l'humanité. A titre de comparaison, cela signifierait qu'il serait capable de retrouver immédiatement un grain de sable particulier sur des milliards de milliards de grains de sable de notre planète, alors qu'il faudrait des milliers et des milliers d'heures pour y arriver avec un ordinateur classique.

La fragilité des qubits

Hélas, ces mystérieux et merveilleux qubits sont malheureusement bien fragiles et bien difficiles à obtenir!
Les transistors (ou puces électroniques ou microprocesseurs) des ordinateurs classiques sont remplacés par des microparticules (ions, électrons, photons, atomes,...) qui doivent être piégées à très basse température (près de -273° C). 
Ces dernières années de nombreux progrès ont été faits sur le temps de "décohérence" période durant laquelle les microparticules conservent leurs fameuses propriétés de dédoublement. Mais ce temps est encore très insuffisant, une heure ou deux seulement.
L'état quantique des particules est hautement sensible aux interférences de l'extérieur.
Et enfin, plus on assemble de qubits, plus le système de qubits grossit et perd ses propriétés quantiques.



Les ordinateurs quantiques actuels


IBM  Q












IBM Q est un ordinateur quantique de 5 qubits proposé aux entreprises. Plus tard IBM proposera 50 qubits.

Un ordinateur quantique chinois

Les chercheurs chinois viennent de construire un ordinateur quantique utilisant des photons (l'intrication de 5 photons). Cet ordinateur serait capable de surclasser tous les super ordinateurs classiques et Taihulight l'ordinateur classique chinois le plus rapide du monde.


Un circuit quantique de l'ordinateur chinois



D-Wave

Les ordinateurs de la Société canadienne D-Wave sont-ils des ordinateurs quantiques ou non? Un doute subsiste. Certains scientifiques affirment avec force que le système D-Wave est bien un ordinateur quantique, d'autres le nient avec autant de force.
Le 2000 Q de D-Wave est présenté comme un ordinateur quantique à 2000 qubits. Son prix: 15 millions de dollars.







 Le simulateur quantique Atos                                                                                                   










Les qubits étant fragiles, difficiles à conserver, Atos , l'une des plus grandes entreprises mondiales du numérique, française, a construit un puissant ordinateur classique le QLM (Quantum Learning Machine) capable de simuler, de reproduire virtuellement le fonctionnement d'un ordinateur quantique de 30 à 40 qubits. Atos  (dont le PDG est Thierry Breton) est devenu la plus importante coopération industrielle franco allemande depuis Airbus.


Les folles promesses des ordinateurs quantiques

Google, la NASA, NSA (National Security Agency), IBM, Microsoft et d'autres entreprises mondiales, civiles ou militaires, investissent des milliards de dollars pour des ordinateurs quantiques. C'est la course aux ordinateurs quantiques les plus rapides, les plus puissants. C'est la course de l'Amérique et de l'Europe contre la Chine.

Mais un ordinateur quantique dans chaque foyer, ce n'est pas pour demain!

Les fonctions des ordinateurs classiques et quantiques sont bien différentes: un ordinateur classique est polyvalent, un ordinateur quantique bien plus rapide ne traite que certains types de calculs, certains algorithmes.

Citons quelques unes des applications de l'ordinateur quantique:
  • Cryptographie: casser instantanément un code informatique d'une carte bancaire, trouver également sa parade contre les pirates qui cassent les codes.
  • Cybersécurité: contrôler des milliards de milliards de données.
  • Intelligence artificielle.
  • Médecine: décryptage ultra rapide du génome humain et détection précoce de maladies.
  • Transports: circulation routière, gestion du trafic aérien et des vols de drones,....
  • Astronomie: découverte de nouvelles exoplanètes par le traitement d'une multitude de données inexploitables à ce jour.
  • GPS: atteindre une précision jusqu'à 0,3 mm ! D'où une extrême précision des tirs de missiles.

Que de belles promesses! Dans combien de temps seront-elles réalisées? Dans 20 ans? 30 ans? 40 ans ou plus? On ne peut prévoir de dates, la recherche scientifique et les technologies avancent tellement vite!