Ma dose de science # 11

On a découvert des proto-amas de galaxies, les protons sont repartis pour un tour au CERN, la Chine se lance dans la big (neuro)science et les magnéto-rats débarquent

Ma dose de science #11Proto-amas — Des astrophysiciens viennent de découvrir à l’aide des télescopes spatiaux Herschel et Planck près de 2 000 sources de lumière inconnues, très brillantes et qui remontent 3 à 4 milliards d’années environ après le Big Bang. Ce pourrait être des proto-amas de galaxies, c’est-à-dire des groupes de galaxies très jeunes en train de se rapprocher sous l’effet de la gravitation. La Voie lactée notre galaxie, n’est qu’une des quelques 100 milliards de galaxies qui parsèment le cosmos. Les scientifiques connaissent plutôt bien notre univers tel qu’il est aujourd’hui. Ils connaissent aussi de mieux en mieux les grandes lignes du scénario de sa naissance, lorsque les particules élémentaires s’assemblent quelques instants après le big bang pour former les premiers atomes. Mais entre les deux, il y a d’autres phases qui restent méconnues. En particulier celle de la formation des galaxies et des premiers amas de galaxie. C’est pourquoi la découverte est qualifiée de « chaînon manquant » de la cosmologie dans un communiqué l’Agence spatiale européenne. Un terme qui a été repris avec gourmandise par les vulgarisateurs et les journalistes scientifiques. Cette découverte publiée dans la revue Astronomy and Astrophysics  est assez inattendue, notamment parce que le satellite Planck n’était pas a priori conçu pour les détecter. Ce satellite, dont j’ai longuement parlé ici, avait pour but d’observer minutieusement le ciel pour capter le fond diffus cosmologique. Mais ces 2000 points lumineux ont intrigué les chercheurs.  L’étude de ces proto-amas de galaxie  pourrait donner des informations sur un des composants mystérieux de l’univers : la matière noire. C’est cette substance massive, dont on observe les effets d’attraction gravitationnelle à l’échelle des galaxies, mais qui reste invisible. Pourtant, si elle n’existait pas, la formation des galaxies par agglutinement de matière aurait été si lente que je ne serais pas là aujourd’hui pour en parler.

Manège à particules — Percer le mystère de la matière noire, c’est aussi un des enjeux scientifiques du redémarrage du LHC, le grand collisionneur de particule du CERN. Nous sommes donc de retour sur Terre, et même 100 mètres sous terre à la frontière franco-suisse. Le LHC, c’est un gigantesque anneau de 27 km de circonférence dans lequel s’entrechoquent de microscopiques particules, des protons. A chaque collision, l’énergie libérée se transforme en masse, c’est-à-dire en une ribambelle d’autres particules, le tout d’après la star des équations : E =mc². Lors de la précédente campagne de mesure, terminée en février 2013, le LHC avait débusqué le boson de Higgs, la clef de voûte du Modèle Standard, la théorie physique la plus précise à l’heure actuelle dans la description des interactions fondamentales. Les protons sont donc repartis pour un tour (ou plutôt quelques milliards) avec une énergie par collision presque doublée. L’enjeu est désormais de dépasser les frontières du modèle standard pour découvrir des territoires inexplorés. Parmi eux, la matière noire donc, mais aussi la supersymétrie ou encore  la réponse à la question : « pourquoi y a-t-il plus de matière que d’antimatière dans l’univers ? ». On pourrait même imaginer voir dans ces collisions la trace de dimension supplémentaires de l’espace temps. En tous cas, ce sont plus de 7000 chercheurs, sans compter les ingénieurs et les techniciens qui s’activent à nouveau autour du LHC. De la « big science » à l’état pur.

Méga-cerveau — La neuroscience possède aussi ses projets de big science. Il y a les Etats-Unis (avec leur Brain Initiative) et l’Europe (et son Human Brain Project), mais aussi le Japon, l’Australie, le Canada qui ont lancé des initiatives à différents niveaux. C’est désormais au tour de la Chine de se lancer dans la course. Les contours du China Brain Science Project ont été dévoilés fin mars. Selon Nancy Ip, professeur de neurosciences de l’Université de Hong­kong,  le projet devrait tourner autour de trois axes : Etudier les mécanismes de la neuro-circuiterie qui sous-tendent les fonctions cognitives, imaginer des outils de diagnostic et de traitement précoces des maladies mentales ou neurodégénératives, et développer les technologies intelligentes reliant cerveau et machine. Le projet est encore en évaluation et devrait être officialisée par le gouvernement chinois d’ici fin 2015.

Magnéto-rats — Le cerveau est un organe qui ne cesse de nous fasciner par ses capacités.  Un exemple, parmi les derniers en date : des rats ont appris à s’orienter dans l’espace grâce au champ magnétique. Certains animaux possèdent naturellement cette capacité, comme certains oiseaux migrateurs, ce qui n’est pas le cas du rat. Dans la revue Current Biology, des chercheurs japonais expliquent qu’ils ont greffé directement sur le cortex visuel de rats aveugles une sorte de boussole géomagnétique. Ces implants indiquaient aux rats en temps réel la direction à laquelle ils faisaient face. Avec une dizaine d’essais, les rongeurs ont appris à utiliser cette information et ont pu s’orienter dans un labyrinthe aussi bien qu’un rat normal. Les voilà donc transformés en rats des champs magnétiques.

Ma dose de science #3

Après un temps d’absence, les doses de science font leur retour sous une nouvelle peau. Voici ma revue de presse en forme de petit concentré éclectique et subjectif des informations de la semaine.

La sonde Rosetta, vue d'artiste

La sonde Rosetta, vue d’artiste

Espace  La sonde Rosetta s’est réveillée lundi 20 janvier à 800 millions de km de la Terre. A 11h heure française, le réveil intégré a activé le vaisseau. Celui-ci s’est progressivement réchauffé avant d’envoyer vers la Terre un signal, qui a mis un peu de temps à arriver, jouant avec les nerfs des scientifiques. La destination de Rosetta : la comète 67P Churyumov-Gerasimenko. En mai, les premières images du noyau de glace devraient nous parvenir, en août, Rosetta se laissera capturer par la gravitation de l’astre et enfin en septembre, le petit atterrisseur Philae se détachera pour venir se poser sur la comète. Bref, c’est un vrai feuilleton qui va rythmer l’année 2014. Restez éveillés jusqu’au prochain épisode.

Tiques momifiés  On apprenait la semaine dernière la découverte de la tombe d’un nouveau pharaon en Egypte (voir ici).  Mais le monde de l’égyptologie ne manquera pas de se délecter de cet article de la revue Parasites & Vectors qui fait le point sur le mystère des tiques retrouvés sur des momies de chiens datant de plus de 2000 ans. On peut dire qu’ils sont coriaces.

Acoustique  112 secondes. Voilà la durée du plus long écho de monde. Il vient d’être enregistré dans une galerie souterraine écossaise. Le précédent record datait de 1970 et était de 15 secondes, déjà en Écosse. A croire qu’il y a un véritable programme de recherche sur le sujet là-bas. L’histoire complète est à lire ici (en anglais).

Nouveau dauphin  Les scientifiques connaissaient deux espèces de dauphins des rivières en Amazonie. Ils viennent d’en identifier une troisième, Inia araguaiaensis. Cette découverte rappelle celle d’une nouvelle espèce de dauphin à bosse annoncée en Australie fin 2013. Comme les dauphins à bosse, les dauphins des rivières sont méconnus et menacés par la destruction de leur habitat.

Balance microscopique  Un milliardième de milliardième de gramme. Cela s’appelle un attogramme, et c’est la précision d’une balance développée par des chercheurs du MIT. Elle permet de peser des nanoparticules en solution, des cellules et pourquoi pas des virus.

Fukushima, an III  Un très beau reportage illustré et animé comme un carnet de voyage repart à la rencontre des japonais qui ont subi la catastrophe du 11 mars 2011. A lire sur le site du Monde.

Antimatière  Imaginez un électron. Sa charge électrique est négative. Imaginez la même particule avec une charge positive : c’est un anti-électron, aussi appelé positron. L’antimatière est l’alter-ego de la matière que nous connaissons, mais avec une charge électrique opposée. Quand les deux se rencontrent, elles s’annihilent dans un éclair d’énergie. Mais pourquoi est-ce la matière qui prédomine dans l’univers et pas l’antimatière ?  Les physiciens butent sur ce problème. Une équipe du CERN est désormais capable de produire des faisceaux d’antihydrogène, soit l’association d’un anti-électron et d’un anti-proton. Ils espèrent pouvoir bientôt faire des expériences afin de tenter de lever une partie du mystère. Et si vous vous demandez toujours à quoi ça sert, voilà la meilleure réponse que j’ai à vous donner :

Antimatière

Le Nobel, le boson et les journaux télévisés

François Englert et Peter Higgs. Prix Nobel de physique 2013

François Englert et Peter Higgs. Prix Nobel de physique 2013

Ce mardi 8 octobre à 11h45, on retenait son souffle dans l’attente de l’annonce du ou des lauréats du prix Nobel de physique 2013. Le suspense a duré une heure de plus, le comité ayant décidé de jouer avec nos nerfs en retardant  l’instant de vérité.  Les hypothèses ont alors fusé sur Twitter pour expliquer ce contretemps : le CERN aurait menacé de créer un trou noir avec le LHC s’il n’obtenait pas le prix, les débats du comité auraient dévié sur la véracité scientifique du film « Gravity », ou encore, lors de l’ouverture de l’enveloppe contenant le nom du vainqueur, le jury aurait trouvé le chat de Schrödinger. Mais à 12h45, le verdict tombait : Peter Higgs et François Englert étaient les nouveaux prix Nobel de Physique  pour avoir postulé l’existence du boson de Brout-Englert-Higgs.

Le boson de Higgs, vous vous rappelez ? C’était la pièce manquante qui parachève le modèle standard de la physique des particules. Celle qui explique pourquoi toutes les autres particules élémentaires ont une masse. Le CERN l’avait déniché après une traque de 40 ans , caché dans les données statistiques récoltées par le gigantesque collisionneur de Hadron (LHC) à Genève. Pour vous (ra)fraîchir la mémoire voici un bel article et une jolie animation.

Cependant, le traitement médiatique du Nobel, présenté comme le Graal du chercheur, interroge. Chaque première semaine d’octobre,  les JT font leur sujet scientifique de l’année lors de l’annonce des prix Nobel, qui sont, en quelque sorte, les « miss France de la science ». A ceci près qu’ils sont souvent âgés, majoritairement de sexe masculin, et rarement vêtus de maillot de bain. A défaut d’écharpe, les lauréats reçoivent l’auréole immatérielle que confère le statut de génies humains. Par contre, le temps de parole dans les médias généralistes est la plupart du temps aussi court pour les vedettes scientifiques que pour les égéries esthétiques. Voire plus court.  Et parfois, réduit à néant.

Ainsi, mardi 8 octobre, aucune mention du prix Nobel de physique dans le 20 heure de TF1. France 2 fait mieux avec un sujet. Premier problème : la personne qui apparaît à l’écran lorsque David Pujadas parle de Peter Higgs…n’est pas Peter Higgs : c’est Rolf Heuer, le directeur général du CERN.  Le présentateur décrit alors le boson comme « la clef de voûte de la structure de la matière » puis s’empresse d’ajouter que c’est « un peu abstrait ». Que faire pour en parler « concrètement » ? Va-t-on entendre un des prix Nobel nous expliquer ses travaux ? Non, voyons. Entendre un physicien parler, c’est la prise de tête assurée. Alors on fait parler un journaliste. Et c’est David Lefort qui s’y colle. Pour sa première intervention en direct, le voilà face à un challenge : expliquer le boson de Higgs en 30 secondes chrono. Autrement dit, mission impossible.

Pour revoir ce sujet de France 2 (désolé pour la piètre qualité audio) :

David Lefort ne démérite pas et opte pour la description de type « poupées russes ». Il part d’un objet « concret », un gobelet, qui est constitué de matière, elle-même formée de molécules, qui sont composées d’atomes. Là le journaliste ajoute «vous le savez », comme pour se faire pardonner d’aller si vite. Puis il reprend sa plongée effrénée dans l’infiniment petit : les atomes ont un noyau, fait de protons et de neutrons. Surgi alors à l’écran une petite bille présentée comme un proton. Et à l’intérieur du proton, il y a des quarks et « un nuage de gluons ». Là, on ne s’arrête plus pour dire que le spectateur le sait déjà. Surtout qu’il ne reste plus que 10 secondes. Vite l’explication : ces particules ne flotteraient pas dans le vide mais dans « la neige ». Chaque flocon de cette neige serait un boson de Higgs. Et de la même manière que les traces que vous laissez dans la neige sont des empreintes de votre existence physique, de votre masse, le boson de Higgs est le flocon qui donne à la matière sa masse donc son existence réelle. Rien que ça.

Au final, l’explication est truffée de raccourcis qui peuvent induire en erreur tout en restant abstraite.  La métaphore de la neige n’est pas mauvaise, elle a même été plusieurs fois reprise par les médias dans l’animation que j’ai mentionnée plus haut mais aussi par les physiciens comme John Ellis :

Dans le journal de France 2, cette métaphore n’est cependant pas assez explicitée pour que le profane en retire quoique ce soit. Plus dérangeant, l’explication de type « poupées russes » pousse à croire que le boson de Higgs est un minuscule morceau de matière contenu dans le noyau. Or ce n’est pas le cas. D’une part le « champ de neige » n’est pas limité au noyau mais s’étend dans tout l’univers, d’autre part, les « bosons-flocons » n’existent pas naturellement autour de nous. Il faut « faire vibrer » le champ de neige, comme on fait vibrer la surface d’un lac en jetant une pierre dedans, pour créer un boson de Higgs. Et cela demande une telle énergie qu’il a fallu construire le plus grand collisionneur de particules à l’heure actuelle : le LHC au CERN. Mais voilà, ce n’est ni court, ni concret.

A noter que France 2 avait déjà fait quasiment le même sujet lors de l’annonce par le CERN de la découverte du boson de Higgs en juillet 2012 :

Loin de moi l’idée de jeter la pierre à David Lefort, qui fait avec les contraintes de la télé. Je doute qu’on puisse faire mieux dans de telles conditions. Je rêve simplement du jour où la science, y compris la plus fondamentale, ne sera plus un sujet tabou sur le petit écran. On parlera alors de la recherche comme elle se fait, avec ses avancées mais aussi ses atermoiements, ses échecs, comme on parle de culture à longueur d’émissions. Et non simplement par le prisme déformant des prix Nobel. Je sais, j’aime les utopies « abstraites ».