Espace & Particules (9/2016)

La taille du proton

Une équipe internationale a publié dans la revue Science, de nouveaux résultats confirmant que la taille du proton est de 4 % plus petite que ce que l’on pensait jusqu’ici. Bien que cet écart soit faible, il intrigue les physiciens, car il contredirait les théories fondamentales actuelles. La même équipe avait certes déjà relevé en 2010 une diminution de la taille du proton, mais elle vient d’analyser de nouvelles données issues de l’expérience réalisée à l’Institut Paul-Scherrer – données qui ont confirmé ces conclusions.

Les scientifiques mesurent la taille d’un proton en analysant par des lasers les sauts d’un électron en orbite, comme dans un atome d’hydrogène. Ces sauts sont fonction de la taille du proton, si bien que les chercheurs peuvent en déduire son diamètre. D’autres techniques consistent à projeter des électrons sur une cible composée de protons et à observer leur déviation, elle aussi fonction du rayon du proton.

 

L’exoplanète la plus proche

Une collaboration internationale d’astronomes a découvert, par la méthode des vitesses radiales, une exoplanète probablement rocheuse, gravitant autour de Proxima du Centaure, l’étoile qui nous est la plus proche, située à 4,2 années-lumière de la Terre. Nommée Proxima b, cette planète a une température de surface qui pourrait autoriser la présence d’eau sous forme liquide – et peut-être même de vie. Mais pour cela, elle devrait posséder une atmosphère capable d’engendrer un effet de serre. Sur ce point, les astronomes n’ont encore aucune certitude. Si tel était le cas, sa température de surface pourrait varier entre -30 et +30 °C, si bien qu’elle pourrait avoir des rivières, des lacs et des glaciers.

La masse de Proxima b est de 30 % supérieure à celles de notre planète. Elle fait le tour de son étoile en un peu plus de onze jours, à une distance d’environ 7,5 millions de kilomètres, soit approximativement 4 % de la distance Terre-Soleil. Ces résultats ont été obtenus grâce au spectrographe Harps installé sur un télescope de l’Observatoire européen austral ESO à La Silla, au Chili. Des mesures réalisées par le télescope spatial James Webb qui succédera en 2018 au télescope spatial Hubble, ou par le futur télescope géant européen E-ELT (European Extremely Large Telescope) qui sera situé à 3000 m d’altitude sur le Cerro Armazones au nord du Chili, devraient pouvoir déterminer si Proxima b possède ou non une atmosphère.

 

Juno dévoile les secrets de Jupiter

À un milliard de kilomètres de la Terre, Juno, la sonde de la NASA en orbite autour de Jupiter depuis le 5 juillet, a commencé à envoyer ses premiers résultats. Grâce à son orbite polaire très elliptique, Juno passe tous les onze jours au plus près de la planète géante, à seulement 4200 km de ses nuages. C’est au cours de cette période, fonçant à travers le puissant champ magnétique de Jupiter, qu’elle réalisera, dans les mois qui viennent, l’essentiel de sa mission.

Analyses spectroscopiques, imagerie infrarouge, détection radioélectrique, mesures du champ magnétique, etc. font partie de ses tâches. Junocam, sa petite caméra protégée des radiations par un épais blindage – elle pèse 2,6 kg – est équipée d’un capteur de 1600 x 1200 pixels et d’un objectif de 11 mm de focale. Elle ne peut offrir des images détaillées que lorsque Juno frôle Jupiter. À des distances inférieures à 10’000 km, elle promet des vues saisissantes des nuages joviens.

Juno devra permettre aux chercheurs de mieux comprendre la planète géante, ses sources d’énergie interne, son puissant champ magnétique, sa météorologie, afin de reconstituer l’histoire et l’évolution de la plus massive et de la plus grande planète du Système solaire. Juno est le seul satellite artificiel de cet astre, parmi plus d’une soixantaine de satellites naturels. Il est également le seul engin spatial capable de scruter Jupiter d’aussi près et hors de son champ équatorial.

 

Une molécule asymétrique dans la galaxie

Des astronomes américains ont confirmé, lors du congrès de la Société américaine d’astronomie à San Diego, avoir détecté, à l’aide deux radiotélescopes situés aux États-Unis et en Australie, la présence de molécules énantiomères d’oxyde de propylène dans Sagittarus B2, l’un des plus grands nuages de la Voie lactée. L’intérêt de cette découverte est de confirmer que la chiralité existe bien dans la galaxie.

Deux molécules sont dites énantiomères lorsque l’une est l’image de l’autre dans un miroir. Une molécule est dite chirale lorsqu’elle n’et pas superposable à son image dans un miroir. Sur Terre – et c’est un mystère –, la chiralité n’existe pas en biologie. Tous les acides aminés et tous les sucres n’ont qu’une seule forme. Mais on a observé dans des météorites, un déséquilibre de quelques pour cent en faveur de l’une des deux formes.

 

Un forage dans le cratère de Chicxulub

Un projet de forage dans le cratère de Chicxulub a démarré au Mexique à une profondeur de 17 m sous la mer. Le cratère de Chicxulub, de 180 m de diamètre, résulte de l’impact de l’énorme astéroïde de 10 km de diamètre qui s’est écrasé dans le golfe du Mexique il y a 66 millions d’années, à la fin du Crétacé, contribuant ainsi à la disparition des dinosaures.

Estimé à 10 millions de dollars, le projet est financé dans le cadre d’un consortium européen pour la recherche en forage océanique. Après avoir foré environ 500 m de sédiments, l’objectif est d’atteindre, à une profondeur de quelque 1500 m, les roches issues de l’impact de l’astéroïde.

 

Des sources de photons uniques

Pour qu’un réseau de communication quantique puisse voir le jour, des sources émettant des photons un à un de façon très efficace sont indispensables. Grâce à une nouvelle technique de lithographie, récompensée par la médaille d’argent du CNRS, de telles sources ont récemment été fabriquées à partir de boîtes quantiques, véritables atomes artificiels à l’état solide. Cette lithographie, réalisée à température cryogénique, permet de positionner une boîte quantique avec une précision nanométrique au centre d’une microcavité optique.

 

Un trou noir de laboratoire

Créé en laboratoire à partir d’un condensat de Boose-Einstein (une mélasse d’atomes ultra froids), un trou noir sonique a permis de valider une intuition géniale du physicien britannique Stephen Hawking. Son concepteur, Jeff Steinhauer de l’Institut israélien de technologie Technion à Haïfa a décrit dans la revue Nature Physics, l’existence d’un «rayonnement de Hawking», des ondes sonores quantiques échappées de ce trou noir artificiel.