La matière met 0,3 zeptoseconde pour s’organiser.

croquis crédit : chemphys.u-strasbg.fr/

Article source: science-et-vie.com

Par Mathieu Grousson Le 16 fév 2017 à 18h46

En bombardant une feuille de zinc avec des noyaux atomiques, des physiciens américains ont mesuré le temps qu’il faut aux protons et aux neutrons pour se réorganiser.

0,3 millième de milliardième de milliardième de seconde, autrement dit, 0,3 zeptoseconde : c’est le temps nécessaire à un mélange de protons et de neutrons, les briques élémentaires des noyaux atomiques, pour s’organiser et atteindre leur point d’équilibre.

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Mise à jour investigations ufoetscience, le : 16/02/2017 à  : 20h45.

La supergravité est-elle la bonne théorie de la gravitation quantique ?

Van Nieuwenhuizen, l’un des créateurs des théories de supergravité. Crédit : Eric Michelson

Article source: technofuture

mardi 20 octobre 2015

(Repris du site futura-sciences publié le:

Le 25/05/2009)

Comprendre l’origine de l’Univers et le destin de la matière tombant dans un trou noir nécessite une théorie quantique de la gravitation. Découverte dans la seconde moitié des années 1970, la supergravité offrait l’espoir d’une telle théorie mais les physiciens l’ont abandonnée au début des années 1980. Certains résultats récents pourraient la remettre en selle..

Lorsque le champ de gravitation est fort, comme c’est le cas pour une étoile à neutron dont 1 cm³peut peser des millions de tonnes ou pour des trous noirs de masse stellaire, la théorie de la relativité d’Einstein devient indispensable. Elle l’est également lorsqu’il s’agit de considérer l’Univers à grande échelle dont le rayon observable dépasse aujourd’hui les 46 milliards d’années-lumière. Mais pour pénétrer dans les entrailles des protons, dont la taille est d’environ 10^-15 mètre, les lois de la mécanique quantique deviennent incontournables. A priori, ces deux domaines de la physique relevant l’un de l’infiniment grand et l’autre de l’infiniment petit ne se recoupent pas.

crédit illustration:
technofuture

Cette conclusion est fausse. Lorsque l’Univers observable était jeune et qu’il possédait une taille inférieure à celle d’un proton, sa formidable densité et l’extrême intensité du champ de gravitation ne peuvent être comprises sans une théorie quantique de la gravitation combinant les de la relativité générale avec celles de la mécanique quantique. Malheureusement, les calculs font intervenir des quantités croissant sans limites, ce que l’on appelle des divergences infinies.

En 1976, un groupe de physiciens, Daniel Z. Freedman, Peter van Nieuwenhuizen et Sergio Ferrara, de l’Université de Stony Brook, découvrirent une merveilleuse généralisation de la théorie de la relativité générale qu’ils baptisèrent la supergravité. Comme on ne tarda pas à le découvrir, cette théorie pouvait en fait exister sous différentes formes et en plusieurs dimensions d’espace. Mathématiciens et physiciens s’unirent pour classifier les différentes théories possibles car, comme ils le découvrirent rapidement, certaines de ces théories ne souffraient pas des problèmes de divergences infinies, au moins lorsqu’on ne poussait pas trop loin les calculs.

illustration crédit:
technofuture

Une classe de théorie en 4 dimensions retint particulièrement l’attention des chercheurs pendant un temps. Il existe en gros 4 classes de théories de supergravité selon que l’on considère 1, 2, 4 et enfin 8 opérations mathématiques ressemblant à des rotations autour d’un axe. On y parle alors de générateurs de supersymétrie. La théorie considérée par les chercheurs est celle dite N=8, avec donc 8 générateurs de supersymétrie.

Une théorie unifiée de la matière et des interactions ?

Au début des années 1980, Stephen Hawking se demandait si cette théorie, dont l’exploration commençait, pouvait être, en plus d’une théorie de gravitation quantique, une théorie unifiée de la matière et de toutes les interactions.

Dans le cadre des théories dites supersymétriques, et la supergravité n’en est qu’un exemple parmi d’autres, les particules de matière comme les électrons et les quarks, peuvent être unifiées avec les particules transportant les forces, comme les photons et les bosons Z et W, ou encore les gluons.

Si l’on veut se faire une idée de la supersymétrie, on peut prendre l’exemple des vecteurs dans le plan. Il n’est pas possible de prendre la racine carrée d’un vecteur de prime abord, mais si l’on décrit un tel vecteur comme un nombre complexe, alors cela ne pose plus aucun problème. Si l’on veut généraliser la notion de nombre complexe à l’espace, plus précisément à l’espace-temps de la relativité, il s’introduit naturellement des sortes de racines carrées des vecteurs de l’espace-temps que l’on appelle des spineurs.

croquis crédit:
technofuture

Les particules de matière comme les neutrinos et les quarks sont décrites par des spineurs alors que les gluons et les photons par des vecteurs. C’est une autre façon de dire que les particules de matière sont des fermions alors que les particules médiatrices des forces sont des bosons.

Dans le cadre de la supersymétrie, il est possible de considérer une sorte de super-espace dans lequel les bosons et les fermions sont des composantes d’une sorte de super vecteur qui peut tourner autour de l’analogue d’axes dans l’espace. De cette façon, fermions et bosons deviennent inséparables et à chacune des particules connues dans le modèle standard des interactions correspond un superpartenaire. Ainsi, aux quarks fermioniques sont associés des bosons, les squarks, et aux gluons et photons bosoniques sont associés des gluinos et des photinos, qui sont des fermions.

Les particules et leurs partenaires supersymétriques. Cliquer pour agrandir. Crédit : University of Glasgow

Il se trouve que la supersymétrie conduit naturellement à considérer une généralisation de la théorie d’Einstein, cette dernière, même, s’en déduit. La différence est que l’analogue du photon des ondes électromagnétiques devient pour les ondes gravitationnelles, dont on a des preuves indirectes avec l’étude des pulsars, une particule bosonique que l’on appelle le graviton, qui n’est pas un vecteur mais un tenseur. Il existe cependant un superpartenaire associé au graviton et qui est un fermion, le gravitino.

illustration: premier plusar double
crédit: technofuture

Cette situation est celle de la théorie à un seul générateur de supersymétrie. Dans le cas avec 8 générateurs, les divergences infinies de la gravitation quantique que l’on connaissait dans certains calculs disparaissaient. De plus, la théorie incorporait un grand nombre de nouvelles particules qui ressemblaient aux particules du modèles standard et surtout, elles étaient suffisamment nombreuses pour pouvoir peut-être correspondre à toutes celles que l’on connaissait alors.

L’espoir du début des années 1980 était donc que si l’on savait faire correctement tous les calculs dans la théorie de supergravité, non seulement on pourrait en déduire le modèle standard mais on finirait aussi par prouver que toutes les divergences infinies disparaissaient dans tous les calculs possibles. Le prix Nobel Murray Gell-Mann était par exemple parvenu à dériver l’existence de fermions qui possédaient les mêmes charges fractionnaires que les quarks.

Murray_Gell-Mann
photo crédit:
technofuture

Hélas, assez rapidement, on découvrit que la supergravité N=8 était désespérément rebelle à la présence de neutrinos et d’électrons violant la parité comme dans le modèle des interactions électrofaibles. Pire, les méthodes habituelles utilisées pour étudier l’apparition des divergences infinies dans les calculs de théorie quantique des champs n’étaient pas très optimistes quant à la disparition des quantités infinies en supergravité lorsque l’on poussait suffisamment loin la précision des calculs.

En 1984, les calculs de Michael B. Green et John H. Schwarz effectués dans le cadre de la théorie des supercordes portèrent un coup presque fatal à la théorie. En remplaçant les particules par des cordes et en augmentant jusqu’à 9 le nombre de dimensions de l’espace, on découvrit que l’on pouvait obtenir les électrons et les neutrinos du modèle standard tout en ayant une théorie de gravitation quantique finie.

les « cordes »

La théorie des supercordes est-elle vraiment incontournable ?

La situation est peut-être en train de se retourner depuis quelque temps. D’abord la théorie des cordes elle-même se révéla être un assemblage de 5 théories possibles et non pas une seule. Ensuite, on découvrit au début des années 1990 que ses 5 théories devaient être des cas particulier d’une théorie à 11 dimensions d’espace-temps faisant intervenir non plus des cordes mais des membranes. Or, à basse énergie en 11 dimensions la nouvelle théorie baptisée théorie M donne l’unique théorie de supergravité N=1 et des membranes. Compactée à la Kaluza-Klein en 4 dimensions, elle donne précisément la théorie de supergravité N=8.

schéma crédit:
technofuture

On comprend donc pourquoi, depuis quelques années, la question de l’apparition réelle de divergences infinies dans la supergravité D=4 et N=8 (où D est le nombre de dimensions de l’espace-temps) est examinée a nouveau. Si l’on en croit les travaux de chercheurs comme Michael Green, Pierre Vanhove et plus récemment Zvi Bern et Lance Dixon, certaines des divergences que l’on croyait devoir apparaître en supergravité N=8 au début des années 1980 lorsque l’on serait capable de pousser les calculs quelques crans plus loin… ne sont tout simplement pas là !

Il se pourrait donc bien qu’une théorie de supergravité pure en 4 dimensions, celle avec N=8, soit non seulement finie mais contienne effectivement le modèle électrofaible avec violation de la parité. La théorie des cordes n’est peut-être pas nécessaire après tout…

Mise à jour investigations ufoetscience, le: 20/10/2015 à 14h05.

Redémarrage du LHC : vers une nouvelle physique ?

CERN / LHC- Photo crédit: Sylvain Matisse investigations ufoetscience

Article source: lejournal.cnrs.fr

03.06.2015, par Sylvain Guilbaud:

Après deux ans de pause technique et deux mois de tour de chauffe, le grand collisionneur de hadrons a recommencé à collecter des données. Tour d’horizon des découvertes espérées.

Les protons étaient fin prêts pour le tour de chauffe. Bientôt, quarante millions de ces particules s’entrechoqueront chaque seconde à l’intérieur du grand collisionneur de hadrons (LHC) du Cern, à la frontière franco-suisse, qui vient de redémarrer pour une nouvelle campagne de mesures. Lors de la précédente, qui s’est achevée en février 2013, cet accélérateur de particules avait permis de débusquer le boson de Higgs, la clé de voûte du « modèle standard », la théorie physique la plus précise à l’heure ­actuelle dans la description des interactions fondamentales. L’enjeu est désormais de dépasser les frontières de cette théorie pour découvrir des territoires inexplorés.

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Mise à jour investigations ufoetscience, le : 04/06/2015 à 12h40.

 

Le LHC pourrait révolutionner la physique en juin

Différents tests ont été réalisés la semaine dernière pour identifier la cause du court-circuit vers la terre décelé entre un aimant et sa diode. Maximilien Brice/CERN

Par Joël Ignasse sciencesetavenir.fr

L’accélérateur de particules le plus puissant du monde est en phase de redémarrage et sera prêt à lancer des collisions de protons dans six semaines. A la clé, la potentielle découverte de nouvelles particules, qui pourraient changer notre compréhension du monde.

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Mise à jour investigations ufoetscience, le : 02/05/2015 à : 21h15.

Aidez les chercheurs du Cern sur la piste de l’antigravité

L’expérience Aegis en cours d’installation au Cern. À partir de 2015, les physiciens tenteront de vérifier si les atomes d’antihydrogène respectent le principe d’équivalence à la base de la relativité générale. Mais ils pourraient découvrir que l’antimatière ne se comporte pas comme la matière dans un champ de gravitation. Le plus étonnant serait que matière et antimatière se repoussent comme des charges électriques de même signe. © Cern

 

Article source: futura-sciences.com/

Le 15/08/2013 à 09:34 – Par Laurent Sacco, Futura-Sciences

L’expérience Aegis est destinée à vérifier si l’antimatière se comporte comme de la matière dans un champ de gravitation. Elle ne débutera vraiment qu’en 2015, et ce n’est qu’à ce moment-là que l’on pourra envisager de découvrir des traces de l’existence de l’antigravité. En attendant, les chercheurs du Cern ont besoin de vous pour préparer cette expérience ! Il vous suffit d’analyser des photos en ligne…

Le Cern se prépare à partir à la chasse à d’éventuels signes de l’existence de l’antigravité en 2015, avec l’expérience Aegis (Antihydrogen Experiment : Gravity, Interferometry, Spectroscopy). Pour cela les physiciens proposent de mesurer l’effet de l’accélération gravitationnelle de la Terre sur des atomes d’antihydrogène. Ces atomes tombent-ils de la même façon que les atomes d’hydrogène dans le champ de gravité de la Terre ? Se pourrait-il qu’au lieu de tomber, ils soient repoussés par la masse de la Terre ?

Dans les deux cas, un écart avec le comportement normal de la matière, qui se manifesterait avec de l’antimatière, aurait des conséquences révolutionnaires aussi bien sur notre compréhension du cosmos observable que sur notre technologie. Qui n’a jamais rêvé d’un générateur d’antigravité pour faire voler des voitures ou des vaisseaux spatiaux dans les airs ?

Une photographie de l’émulsion photographique utilisée par les chercheurs pour calibrer la méthode qui sera utilisée avec Aegis. On peut voir des traces des particules secondaires produites par l’annihilation des antiprotons avec des protons. © Cern

Des antiatomes pistés par leurs produits de désintégration

Avec Aegis, les chercheurs du Cern commenceront par faire voler horizontalement dans le vide des atomes d’antihydrogène, puis ils les feront entrer en collision avec de la matière normale. Des annihilations se produiront, avec production de pions et d’autres particules. Ces  particules secondaires se déplaceront ensuite à travers une émulsion contenant du bromure d’argent développé par l’université de Berne (Suisse), qui rend leurs trajets visibles sous forme de chapelets de bulles. Les photographies de ces traces seront enfin utilisées pour reconstruire la trajectoire dans le temps des atomes d’antihydrogène, et donc vérifier s’ils tombent bien dans le champ de gravité terrestre comme des atomes d’hydrogène normaux.

Mais avant cela, les physiciens ont besoin de vérifier que cette méthode fonctionne en envoyant des faisceaux d’antiprotons dans différents matériaux pour produire des annihilations. Les trajets des particules secondaires sont là aussi enregistrés avec la même émulsion. En théorie, les images peuvent être traitées automatiquement par ordinateur, comme pour les chambres à fils de Charpak. Mais les scientifiques savent bien que le cerveau humain reste encore le meilleur outil pour identifier et reconstruire les trajectoires à partir des chapelets de bulles laissés par les particules secondaires dans l’émulsion. 

Comme pour la chasse aux traces de poussières cométaires et interstellaires dans l’aérogel de la mission Stardust, les chercheurs proposent donc aux internautes de les aider à reconstituer les trajets des particules secondaires, afin de préparer l’expérience Aegis. Pour participer à la chasse à l’antigravité, si vous n’êtes pas épileptique et que vous comprenez un minimum l’anglais, il suffit de se rendre sur le site crowdcrafting.org. Votre tâche consistera à relier des points sur les photographies. L’état des reconstitutions de trajectoires est affiché dans une vidéo 3D.

Mise à jour investigations ufoetscience, le : 20/08/2013 à : 16h50.