Espace & Particules (1/2017)

La biréfringence du vide observée

La mécanique quantique prévoit que les photons, qui ne possèdent ni masse, ni charge électrique et sont amagnétiques, peuvent cependant être affectés par un champ magnétique. En 1936, Werner Heisenberg, l’un des pères de la théorie des particules, a prédit que le milieu, même vide, pouvait être biréfringent, c’est-à-dire que la lumière s’y propage à deux vitesses différentes selon son orientation, et y est donc déviée selon deux directions.

Une équipe italo-polonaise a constaté pour la première fois cet effet dans le vide, à l’aide du Very Large Telescope de l’observatoire austral européen au Chili. Ils ont observé comment une lumière provenant d’étoiles à neutrons, qui aurait dû leur arriver dépolarisée, était au contraire très orientée. Ces étoiles sont entourées d’un champ magnétique particulièrement intense, de plus d’un milliard de teslas, qui distord le vide, ce qui conduit à la biréfringence.

Le rayonnement de la source choisie, située à 400 années-lumière de la Terre, a été scruté entre mai et juin 2015. Les astrophysiciens ont alors constaté que son champ magnétique a renforcé la polarisation, conformément aux prédictions.

 

L’inexplicable surabondance de muons

Des rayons cosmiques de très haute énergie, d’origine et de nature encore inconnues, bombardent régulièrement l’atmosphère terrestre et déclenchent une cascade de réactions qui engendrent de la lumière, des électrons et des muons – des particules 200 fois plus lourdes que les électrons. L’observatoire international Pierre Auger, installé en Argentine, a observé plus de 400 de ces flux de particules et a constaté que, contrairement à ce que prévoit la théorie, ils recélaient 30 % de plus de muons qu’attendu.

L’explication de ce phénomène résiderait dans les énergies mises en jeu, qui sont dix fois plus élevées que celles observées dans les accélérateurs de particules. Avant de déclarer avoir trouvé un indice d’une nouvelle physique, les chercheurs veulent améliorer leur détecteur pour mieux saisir la nature de ces mystérieux rayons cosmiques.

 

L’élasticité de l’ADN

Une équipe du CNRS et de l’université de Tokyo est parvenue à mesurer pour la première fois en temps réel, la dégradation d’une molécule d’ADN sous l’effet de rayonnements ionisants. Leur technique consiste à tenir les doubles brins de la molécule entre les deux extrémités d’une pince, afin de mesurer les variations du comportement mécanique de l’ADN, par exemple sa fréquence de résonance.

Jusqu’à présent, lors d’une radiothérapie, les taux de cassure de l’ADN, qui renseignent sur l’efficacité du traitement, étaient connus a posteriori. Ces chercheurs espèrent que leur méthode permettra de personnaliser les doses de radiations en fonction de la réponse mécanique des molécules irradiées. (Perret et al., Nature Microsystems and Nanoengineering, 5 décembre 2016)