Dire qu’un photon n’a pas de masse mais qu’il a une énergie, alors que la théorie de la relativité démontre l’équivalence entre les deux grandeurs (E=mc²), voilà qui peut en effet sembler illogique. Pourtant, rien n’empêche d’attribuer une “masse” au photon à partir de l’équation d’Einstein : celle-ci serait tout simplement égale à son énergie divisée par c au carré… Mais ce qui est exact au regard des mathématiques perd son sens en physique.

La difficulté tient à la définition même de la masse. Au sens classique, celui de Newton, il s’agit de la qualité intrinsèque d’un objet, mesurant sa quantité de matière et invariable quel que soit son mouvement. Newton a montré que c’est la masse qui fait accélérer un objet lorsqu’il est placé dans un champ de gravité ; qui le fait “peser” lorsqu’il ne peut bouger ou qui oblige à utiliser une force pour le mettre en mouvement. Une force d’autant plus intense que ladite masse est importante…

Le photon ne s’arrête jamais

La théorie de la relativité a intégré ce concept newtonien sous le terme de “masse au repos”. Or, un photon n’a pas de masse au repos car il n’est jamais au repos : sa vitesse, qui vaut 299 792 458 mètres par seconde (c), est constante quelle que soit son énergie (couleur). Il ne sera ni accéléré ni freiné par un champ de gravité ; celui-ci modifiera son énergie mais pas sa vitesse. Enfin, quand on parle d’un photon qui “tombe” dans un trou noir, cela est dû à la courbure de l’espace-temps aux abords du trou et non à l’effet de l’attraction gravitationnelle au sens classique.

Bref, le photon échappe à tous les phénomènes qui témoignent de la présence d’une masse au sens classique, ce en dépit des tentatives expérimentales menées pour la détecter. Donc, jusqu’à preuve du contraire, le photon n’a pas de masse, sans que cela contredise sa nature énergétique. Remarquons néanmoins que si on trouvait une masse au photon, cela ne mettrait pas à mal la théorie de la relativité : la célèbre “vitesse de la lumière” (c) demeurerait une constante universelle indiquant une limite physique indépassable – qu’il faudrait alors songer à rebaptiser puisque la lumière, si elle a une masse, se déplacerait alors nécessairement à une vitesse inférieure à c…

R.I.

 D’après S&V n° 1121

 

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Connaissez-vous les jeux d’entrainement cérébral, ces exercices pour améliorer sa mémoire, sa vitesse de lecture, etc. ?  Depuis quelques années ils ont le vent en poupe auprès du grand public, mais aussi dans les labos de neurosciences. Aujourd’hui, des tests menés par des chercheurs de l’université de Californie à Riverside, montrent que ces jeux peuvent également améliorer l’acuité visuelle, en agissant sur le cerveau – sans toucher aux yeux.

L’équipe du Brain Games Center for Mental Fitness and Wellbeing (Centre de jeux du cerveau pour la remise en forme et le bien-être mentaux) vient d’en apporter la preuve à l’occasion de la conférence internationale NeuroGames 2015. Exercer son cerveau à mieux voir, telle est la formule.

25 minutes par jour à exercer sa vue sur l’écran

Résultats statistiques à l’appui, elle a montré qu’un entrainement d’un mois, à raison de 25 minutes par jour, a permis d’améliorer l’acuité visuelle des 19 volontaires, des joueurs de baseball de l’équipe universitaire locale, d’un facteur de 30 % par rapport à un groupe de contrôle (de 18 joueurs).

Le choix de prendre des joueurs de baseball est lié à leur compétence à exercer leur concentration visuelle sur des petits objets (les balles) bougeant vite dans un environnement complexe. Une agilité mise à l’épreuve par les chercheurs à raison de 8 à 12 exercices visuels de 2 minutes sur un écran par séance, une séance par jour.

Des « figures de Gabor » partout sur l’écran

L’exercice lui-même consiste à repérer sur l’écran des petits cercles et à cliquer dessus avec la souris. Les cercles sont en réalité de petits « patchs de Gabor » (voir ci-dessous), un ensemble de rayures en noir et blanc dont on peut varier l’alternance (fréquence) et le contraste. Il a été prouvé, comme le rappellent les chercheurs, qu’ils stimulent fortement les neurones de la perception visuelle.

Dans le test, les participants devaient cliquer sur autant de petits patchs de Gabor qu’ils pouvaient en un temps limité, soit sur un écran empli de ces figures (exercice statique), soit avec des figures apparaissant et disparaissant aléatoirement sur l’écran. Durant les 30 jours d’entrainement, les figures sont devenues de moins en moins visibles (abaissement du contraste) et les chercheurs ont rajouté des « distracteurs » – figures autres que celles de Gabor.

Vers une vue de… 27/10 ?

Les sujets soumis à l’entrainement ont démontré des performances visuelles améliorées, selon des tests en labo et leurs résultats au cours de la saison de baseball qui a suivi l’entrainement (54 jeux joués), passé au crible d’un modèle statistique d’analyse. Et les chercheurs espèrent pouvoir faire atteindre à des sportifs de haut niveau la performance d’une acuité de 27/10 – ce qui signifie qu’ils distingueraient les détails d’un objet placé à 27 mètres aussi bien que le commun de mortels les distingue à 10 mètres !

Mais les chercheurs entrevoient aussi des applications médicales. Ils entrainent à ces tests notamment des patients opérés des cataractes en phase de rééducation afin d’observer si la méthode permet d’habituer plus vite leur cerveau à gérer leur nouvelle vue.

Román Ikonicoff

 

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