T'en es un drôle de Spin toi !

Une petite histoire de la matière noire 3ème Partie

2007-09-23T18:18:00.001+02:00

Après quelques jours d'absence, me voici de retour sur notre modeste espace de culture physique ! Toutouyoutou !

A l'ordre du jour, la 3ème partie du récit de la découverte de la matière noire. Comme vous vous en souvenez peut être, nous avons quitté notre amie Vera Rubin dans les années soixante dix après avoir comprit qu'une grande partie de l'univers que nous observons nous est invisible. En d'autre terme, du haut de notre prétentieuse existence, nous pensions avoir comprit l'univers. Il n'en est rien, plus de 85% de ce qui le compose nous est absolument inconnu !

Il y a de quoi tomber de haut ! C'est ce que se sont dit les physiciens alors que les preuves d'une masse manquante s'accumulaient.

Faisons un premier bilan

Nous observons que tout ne tourne pas rond dans le comportement des galaxies, quelque chose trouble les forces gravitationnelles, quelque chose que la relativité générale (jusqu'a nos jours inébranlable) ne comprend pas !

Ce quelque chose est invisible, transparent et ne subit aucune des "autres" forces connues (j'y reviendrais).

Les premières hypothèses faites sont simples, supposons que ce quelque chose ne soit pas de la matière ! Alors il s'agit d'une force inconnue ou bien d'une erreur dans les équations d'Einstein.

Soit c'est de la matière, sous forme de planètes, d'objets compacts nombreux mais constitués d'atomes ordinaires, ceux la même qui nous constituent. Les télescopes ne seraient pas assez puissants pour les voir. Autre possibilité, il pourrait s'agir de particules extrêmement légères (quasiment sans masse) mais très nombreuses et très stables: les neutrinos.

Soit il s'agit de matière exotique dont on ne sait rien, jamais observée et dont les propriétés dépassent nos modèles physique établis et qui marchent !

Comment faire le tri dans toutes ces hypothèses ?

Ce n’est pas simple et il faut avouer que l'on assiste plus à un jeu de piste ou à un bon polar qu'a une étude physique barbante. Tout le jeu consiste à chercher minutieusement les indices laissés par cette matière fantomatique ! Je parle bel est bien de matière. En effet l'hypothèse des équations fausses semble de plus en plus écartée par les physiciens. Il nous reste alors deux choix: Soit la matière noire est de la matière ordinaire, soit c'est de la matière exotique !

Alors à votre avis ? De quoi s’agit-il ?

La réponse bien plus détaillée au prochain épisode, avant Mercredi !

Une petite histoire de la matière noire 2nd partie.

2007-09-06T19:19:00.001+02:00

La première partie de ce récit sur la matière noire vous a plu ? Très bien continuons ensemble alors :)

Résumé de l'épisode précédent.

Zwicky un astronome Suisse au caractère difficile et à la réputation houleuse s'aperçoit après diverse mesure qu'une bonne partie de la masse d'un amas de galaxie à disparue ! Ou du moins est totalement indétectable et invisible !

Sans trop savoir ni pourquoi ni comment, les physiciens ne s'intéressent que très peu au problème. Ils sont bien plus intéressés par la relativité générale ou la bouillonnante mécanique quantique et sa petite sœur: la physique des particules.

Il faudra attendre 40 ans pour que quiconque ose s'aventurer de nouveaux dans les méandres du problème de la masse cachée !

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Nous sommes dans les années 70. En plein cœur d'une université américaine.

" Hé Vera ! Qu'est ce que tu fou encore là, viens au concert avec nous ! On va faire la fête ! Viens !
- Non j'ai encore du boulot là.
-John a apporté de l'herbe, allé viens ! (Ben ouais, les années 70 c'est plein de hippies)
- Oh arrête avec ça, tu sais que je ne fume pas, laisse moi finir mon rapport, je suis sur quelque chose d'important.
- Comme tu veux, mais ne viens pas te plaindre de...
- Allé vas t'amuser ça va aller."

Vera Rubin, une brillante astronome américaine bossait alors sur les galaxies spirales à partir de leurs spectres, c'est à dire la lumière émise par celles ci. Ce qui l'intéressait plus particulièrement c'était ces mystérieuses étoiles en bordure des galaxies. Vera réfléchissait à haute voix.

" Je ne comprends pas, d'après ces observations et en comparant avec mes calculs, les étoiles périphériques de cette galaxies tournent trop vite autours d'elle, ce n’est pas logique ça...

Reprenons. Si on considère que la masse d'une galaxie est essentiellement contenue en son centre, plus une étoile est proche du centre, plus elle tourne vite, quand on s'éloigne du centre, la force gravitationnelle faiblie et donc les étoiles tournent moins vite ! C'est logique !
Mais pourquoi les étoiles que j'observe moi vont si vite, aussi vite qu'au centre ? Et j'observe ça la majorité des galaxies que je regarde ! Pourquoi ? Pourquoi ? Pourquoi ? "

Il se faisait tard ou plutôt très tôt, le soleil venait de se lever et Vera penchée sur sa fenêtre observait le ciel et cette petite libellule posée sur les roses du jardin universitaire. Elle réfléchissait encore à son problème.

" Bon, imaginons que je me trompe et que les galaxies ne sont pas telles que je l'imagine, imaginons qu'elles sont bien plus grande que prévue, les étoiles que j'observe ne sont donc pas en périphérie mais près du centre. Le reste de la galaxie, au delà des étoiles est invisible... Et ce que ça pourrait être la solution ?

En imaginant qu'un halo de matière invisible très grand et englobant une galaxie existe, est ce que ça permettrait d'expliquer ces vitesses ?

Bloody hell ! Mais c'est bien sûr, c'est le même problème que Zwicky !
Il y a une masse cachée autour des galaxies, c'est confirmé !"

Vera Rubin venait de pointer du doigt le même problème que l'illustre Fritz Zwicky. Ils ont découvert que les galaxies comportaient une grande partie de matière totalement invisible. Et c'est généralisable à l'ensemble des galaxies de l'univers. En regroupant avec diverses informations que nous verrons plus tard, nous pouvons dire 75% de la masse de l'univers est cachée, elle n'est détectable qu'en voyant ces effets gravitationnels sur les étoiles ou la lumière elle même. On ne sait pas ce que c'est, mais une chose est sûre elle est bien là !

Le mystère de la matière noire ou de la masse manquante venait de connaitre ces premières heures de gloire avec les sensationnelles découvertes de Vera Rubin.

La suite au prochain épisode.

PS: les situations et dialogues décrit plus haut sont de pures fictions, les personnages eux sont bien réels.

Pour en savoir plus sur Zwicky: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fritz_Zwicky
Pour en savoir plus sur Rubin: http://fr.wikipedia.org/wiki/Vera_Rubin

Une petite histoire de la matière noire 1ère partie.

2007-09-04T15:06:00.000+02:00

3^ème Week end du mois d’octobre 2009, 22h22 – LHC – Centre Européen pour la recherche Nucléaire – Genève.

« Monsieur, je vous apporte les premiers résultats des dernières collisions de protons »
« Merci, bon boulot, je vous recontacte bientôt pour les publications »

- Voyons voir ça !

Le professeur âgé alors d’une soixantaine d’année, la barbe grisonnante plongeait ses yeux sur les premières feuilles de résultats, devant lui un tableau d’une trentaine de lignes au bas du quel figurait les premières conclusions d’une découverte majeure pour l’astrophysique des particules moderne.

« Compte tenu des résultats, la probabilité de découverte d’une particule exotique à plus d’un TeV est très importante. Le niveau de confiance est établi à 99% »

- On l’a fait ! Bon sang ! C’est extraordinaire, je n’aurais jamais cru ça possible aussi rapidement ! Mon vieux rêve s’est enfin réalisé !

Plus de soixante dix ans plus tôt, au très célèbre Caltech, l’institue de technologie de Californie.

Un jeune étudiant, se présente devant un éminent physicien suisse auteur de nombreuses découvertes, dont la réputation est toute aussi controversée que son caractère est houleux.

« Bonjour M. Zwicky !
- Oui bon ! Qu’est ce que vous me voulez encore ?
- Monsieur, je viens vous voir, car je viens de lire un article sur vos dernières découvertes et je trouve tout cela passionnant, j’aimerais en discuter avec vous, voulez vous bien me consacrer quelques minutes quand bon vous semblera ? »

Zwicky étonné de cet intérêt pour le moins inattendu.

« Que croyez vous que je sois entrain de faire ? Je suis un grand scientifique, je n’ai pas de temps à consacrer aux étudiants, allez plutôt lire des livres…
- Je vous prie, monsieur, de croire que mon intérêt est réel !
- Bon très bien, puisqu’il faut acheter sa propre tranquillité de nos jours… Venez me voir demain dans l’après midi ! Mais soyez à l’heure: 14h »

Le lendemain, dans le bureau de Zwicky

« Que voulez vous savoir ?
- Laissez-moi recadrer la situation, s’il vous plait !
Nous sommes dans le premier tiers de ce XXème siècle, la physique est bouleversée depuis qu’Albert Einstein à écrit ses équations sur la relativité générale, sa vision de l’univers colle enfin à ce que nous observons. Nous n’observons plus une simple galaxie, nous ne sommes pas même au centre de celle-ci, mais nous vivons dans un univers complexe, regroupant des dizaines et des dizaines de ces galaxies et…
-… oui je sais, j’en ai découvert une bonne partie !
- L’univers est bien plus étrange que nous le pensions, m’enfin tout est là et les équations semblent être vérifiées ! Jusqu'à ce que je lise vos différents articles Monsieur !

Dans le dernier vous expliquez, que vous essayez de mesurer la masse d’un amas de galaxie (c'est-à-dire un regroupement de galaxies chacune comprenant des dizaines de milliards d’étoiles)
Vous utilisez pour cela deux méthodes :
Vous mesurez la masse en observant la lumière émise par cet amas, grâce au rapport masse luminosité qui permet de trouver la masse quand on connait la quantité de lumière émise par les galaxies.

Pour confirmer ces résultats vous utilisez la seconde méthode dite de la masse dynamique, consistant à regarder le mouvement des galaxies de l’amas et à retrouver leurs masses grâce aux équations de la dynamique.

- Bravo, vous savez lire !
- On devrait s’attendre à ce que les résultats soient les mêmes, les deux méthodes de calcul que vous utilisez ont été maintes fois vérifiées !
Mais…
Mais ce n’est pas le cas pour l’amas de Coma que vous avez étudié.
Vous dites que la masse lumineuse est 400 fois plus faible que la masse dynamique ?
Pourquoi ? Qu’est ce que cela signifie ?

- Tu as lu le reste de l’article ?
- oui mais vos hypothèses…
- les crois-tu possibles ?
- Selon vous, cette masse lumineuse manquante provient d’une matière qu’on ne peut pas voir, qui est totalement invisible… Mais comment est ce possible ? Ni des milliers de planètes, d’astéroïdes ou quoi que ce soit d’autre, ne peuvent être responsable de ça ?
- oui je sais bien. Je ne comprends pas bien ce phénomène. Mais il semblerait qu’une bonne partie de la matière de cet amas nous soit cachée !
Je continue mes études, mais peu de monde croit en mes travaux, ils semblent tous très sceptiques… Ces bâtards sphériques !
- Bâ… ?
- Regardes les de n’importe où, tu verras toujours des bâtards ! Allé maintenant, va t-en, je n’ai rien à faire de tout ces étudiants décérébrés et idiots !

Fin de la première partie.

C'est quoi le spin ?

2007-09-02T20:52:00.000+02:00

Ce n'est pas un jeu vidéo, ce n'est pas non plus une figure de skate, mais ça pourrait être la traduction anglaise du terme français : tourner, vriller, rotation... Bref faire la toupie.
Le pourquoi du comment c'est mon pseudo, ça je vous ai expliqué et ce n’est pas ce qui nous intéresse !
Mais votre curiosité vous pousse à savoir ce qu'a pu répondre ma prof lorsque je lui ai demandé
"M'dame, M'dame, c'est quoi le spin ?" - Elle m'a répondu "hum tu peux préciser ? Dans quel sens tu parles de Spin ?"
Je n'ai pas su le fin mot de l'histoire... Il a fallu attendre mes premières années de fac pour comprendre au moins partiellement, la définition "dico" du spin; que je vous cite.

Le spin est une propriété de l'électron et des autres particules de matière. On peut essayer de l'interpréter comme un moment angulaire intrinsèque (comme si la particule tournait sur elle-même, ce qui n'a pas de sens réel : le spin n'a pas d'équivalent en mécanique classique). Cette notion de spin a été introduite dans les années 1920 pour expliquer certains résultats expérimentaux (doublets des spectres des métaux alcalins, expérience de Stern et Gerlach...) source: Wikipedia.

Si vous ne faites pas de la physique, ça doit vous sembler bien obscure, rassurez vous c'est toujours un peu mon cas. Le fait est que le spin est une notion qui n'a pas d'équivalent dans le monde de tout les jours, celui de notre échelle où le plus important est de pouvoir finir sa bonne côte de bœuf tranquillement (hum j'exagère peut être...). Le spin fait partit du monde de la mécanique quantique (je reviendrais prochainement sur ce terme) et il faut l'avouer, les scientifiques eux mêmes n'ont pas de façon de représenter le spin très exactement. Pour être plus clair, pour nous une boule c'est une boule mais le spin c'est... difficile à dire !

Je vous sens troublé et perdu ! Ne vous inquiétez pas, il y a quand même une petite manière de se représenter le spin.
Vous avez tous eu une toupie dans les mains, comme moi, vous avez du la faire tourner des dizaines et des dizaines de fois rien que pour être à chaque fois étonné par ce phénomène bien rigolo.
Cette toupie possède un axe de rotation, qui part de la base et pointe vers le haut et l'objet tourne autour de cet axe.
Le spin c'est un peu cet axe, généralement on l'oriente dans une direction et on donne un chiffre à cette direction... un chiffre demi entier ou entier, cela dépend des particules !

Oui parce que le fin mot de l'histoire c'est que le spin est une notion fondamentale en physique (on pourrait écrire des bouquins entier sur ce thème) décrivant un aspect des particules. Ainsi on parle de spin de l'électron par exemple pour se dire "Tiens il """"tourne"""" dans ce sens" (un scientifique remplacerait le mot "tourne" par "état de spin".

C'est bien beau, mais à quoi ça sert tout ça, mis à part de pseudo et dans une moindre partie, de notion physique ?
Aujourd'hui à plein de chose, mais pour notre quotidien on peut imaginer des mémoires pour les ordinateurs fonctionnant à partir du spin. C'est pratique, ça permet par exemple, d'éteindre et d'allumer l'ordinateur aussi rapidement qu'une ampoule !

Pour en savoir plus: http://fr.wikipedia.org/wiki/Spin (plein de calculs gentils !)

Voila, vous êtes courageux, je vous remercie d'être arrivé au bout de ce réel premier billet, aussi j'aurais besoin de votre aide pour doser le niveau de difficulté de mes articles. Je compte sur vous pour me dire si je n'ai pas été assez clair, si j'ai fait trop compliqué, trop brouillon ou au contre trop simple. N'hésitez pas à demander des infos supplémentaires aussi. Bref j'attends vos retours :)

Hello World

2007-09-02T00:04:00.000+02:00

Hello World c'est la phrase préférée du petit passionné caché tout au long de ces journées derrière un écran altérant fortement la vision, tenant très fermement cette petite souris qui constitue alors sa seule véritable extension naturelle.
Ce sont ces quelques mots qui affichés dans un compilateur font entrer le tout jeune mordu d'info dans le monde des programmeurs !
Bref, c'est un peu le baptême du geek sur l'autel de l'informatique.

Mais dans notre cas, Hello World c'est plutôt un message de bienvenue à tous les lecteurs désireux de s'aventurer sur ce petit blog se voulant aussi modeste que simple. Pourquoi parler de geek alors ?
Parce que dans ce premier message je vais vous parler de moi, me présenter et vous faire connaitre un peu mes passions, mes envies et ensuite le sujet de ce blog.

On m'a donc souvent considéré comme un petit geek et il faut dire, j'ai de sérieux atouts !
Jugez plutôt: Actuellement en Master de physique théorique, mathématique et physique des particules (terme trèèès pompeux), je suis donc un passionné de science et d'astrophysique depuis mon plus jeune âge, cet attrait vers les mondes extérieurs m'a rapidement amené dans le portail de l'imaginaire dont les jeux vidéos représentent un aspect immanquable. Aujourd'hui je navigue donc entre les études et la gestion d'un forum consacré à la Xbox, ce qui m'a offert quelques excellentes opportunités en échange d'un trop grand nombre d'heures passées reclus derrière un écran. Le mélange est détonnant et me fait entrer de plein pied dans la catégorie du petit geek.

Pour ma défense, je dirais aussi que je suis un amoureux de la nature, de la montagne et des grands espaces. Je ne suis pas non plus un grand fêtard, je vous avoue que les soirées en boite ce n’est pas ma tasse te thé mais je n'échangerais rien contre une nuit couché sur la plage à regarder les étoiles.
Autre chose, j'aime la vie, même si elle n'est toujours pas simple, la vie est la chose la plus précieuse que nous possédons, alors autant profiter de chaque journée passée sur cette terre, ce qui me fait penser que le repas approche et il me tarde de pouvoir me mettre à table, un verre de bon vin à la main. J'aime manger, j'aime boire, c'est aussi ça la vie !

Pourquoi ce blog se nomme ainsi ?
A l'entrée en seconde, j'étais déjà très intéressé par les sciences et c'est avec un zèle non dissimulé que j'avais cherché tout ce que je pouvais sur le monde des particules et l'infiniment petit. Je suis alors tombé plusieurs fois sur le terme spin !
Ne comprenant pas ce qu'était ce terme, je me suis dirigé vers ma prof de physique, lui demandant, un peu comme le gosse studieux du premier rang qui plus tard deviendra Geek, ce qu'était le spin. Je n'ai pas pu échapper à la vanne d'un collègue "t'en es un drôle de spin !"
Depuis ces années ce pseudo est resté et constitue aujourd'hui une véritable seconde identité. Et c'est triste à dire (je le regrette amèrement) aujourd'hui on m'appelle presque plus par mon pseudo que par mon prénom.

Avec cette notion de spin, nous entrons de plein pied dans ce qui sera probablement le sujet de ce blog.
J'ai toujours été frustré de ne pas pouvoir partager ma passion pour les physique, les gens généralement se disant "oulah c'est trop compliqué pour moi je laisse tomber" ou bien "mouais à quoi ça sert de savoir qu'il y a plus de 200 milliards d'étoiles dans la galaxie". Pourquoi cette aversion ? Je ne prétends pas connaitre l'histoire de chacun de nous, mais on a tous eu plus ou moins la chance de tomber sur quelqu'un qui a su capter notre attention. Et je pense que l'enseignement doit avoir une part de responsabilité dans la fuite des gens contre une science qui n'arrive pas non plus à se mettre à la porté de tous.
Ce blog ne prétend pas pour autant vous intéresser à la physique, non, ce ne sont pas mes modeste connaissances qui feront de moi ne serait ce qu'un vulgarisateur. Mais à travers ce blog, j'aimerais vous convaincre que la physique et tout particulièrement, l'astrophysique ou la physique des particules, ça peut être cool.
Mon seul but est en fait d'éveiller votre curiosité et de rêver à des mondes où les règles que nous connaissons sur cette basse terre, n'existent plus.

Bienvenue sur "t'en es un drôle de spin toi" et à très bientôt !