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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La réponse à cette question est simple : à ce jour, l’ancêtre des insectes reste inconnu. Il existe pourtant une piste : “Les insectes pourraient être des crustacés adaptés à la vie terrestre”, explique Thierry Deuve, chercheur au département de systématique et évolution du Muséum national d’histoire naturelle de Paris. Une hypothèse radicalement différente de celle qui prévalait encore il y a vingt ans.

En effet, selon la classification conçue au XVIIIe siècle par le naturaliste suédois Carl von Linné, qui était fondée sur des critères morphologiques, les insectes appartenaient à l’embranchement des arthropodes, c’est-à-dire les invertébrés à squelette externe et appendices segmentés. Les insectes y étaient placés, avec les myriapodes (mille-pattes), dans le groupe des atélocérates apparus il y a environ 400 millions d’années, au milieu de l’ère primaire.

Et si l’ancêtre des insectes était un crustacé ?

Or, la nouvelle hypothèse défendue par Thierry Deuve, qui fut émise pour la première fois en 1995 par plusieurs chercheurs, dont Jeffrey L. Boore, alors au département de biologie de l’université du Michigan (Etats-Unis), est confortée par des études de biologie moléculaire italienne et britannique publiées en 2007.

Les chercheurs ont en effet découvert de grandes similitudes entre crustacés et insectes en analysant l’ADN contenu dans leurs mitochondries, ces petites structures intracellulaires distinctes du noyau et productrices d’énergie. Une analyse qui leur permet de penser que c’est en s’adaptant au milieu terrestre que les insectes se seraient différenciés des crustacés (lesquels existaient 150 millions d’années auparavant).

Des « pancrustacés » ?

La classification moderne propose donc que les insec­­tes soient alors intégrés à la classe des hexapodes (des organismes à six pattes), eux-mêmes appartenant à un sous-embranchement appelé pancrustacés qui comprend les crustacés stricto sensu. Leur ancêtre commun serait donc plutôt à chercher de ce côté-là.

Pour certains chercheurs, il se trouverait dans la lignée de Canadap­­sis perfecta, une sorte de crustacé primitif doté d’une carapace et de nombreuses pattes, dont des fossiles vieux d’environ 505 millions d’années ont été retrouvés dans les schistes de Burgess, au Canada.

J.-P. C.

D’après S&V n°1122

 

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Depuis quelques années les biologistes focalisent leur microscope sur le zoo de bactéries qui s’épanouissent dans nos intestins, salive, peau, etc., en symbiose avec notre métabolisme. Or des chercheurs du Harvard School of Public Health (Boston) viennent de prouver que cette flore comptant plus de 10 000 espèces microbiennes permet d’identifier son possesseur particulier, telle une empreinte digitale.

En réalité, les résultats de l’étude sont statistiques et donc plus nuancés : sur quelque 240 individus testés, plus de 80% ont été identifiés par leur flore intestinale un an après le prélèvement de cet écosystème par les chercheurs. L’étude a également porté plus largement sur l’ensemble du « microbiome » humain : selles, salive, peau, fluide nasal, etc. : dans ce cas, la capacité à reconnaître l’individu un an après les prélèvements se limite à environ 30%. La flore intestinale semble donc être la niche bactérienne la plus stable du microbiome humain, du moins la plus facilement analysable.

La flore microbienne a été passée au mixeur

Comme il s’agit de trouver une signature particulière dans ce zoo d’êtres vivants microscopiques, les chercheurs ont procédé au mélange de tout le matériel génétique des bactéries (ADN et ARN ribosomique), et cherché à identifier dans cette soupe passée des « marqueurs » particuliers (ou schéma de marqueurs) caractéristiques de l’individu testé et invariables dans le temps (méthode métagénomique). Ce travail d’inventaire et de comparaison de milliers de segments de code génétique à la recherche d’un schéma de coïncidences particulier est bien évidemment fait par un algorithme d’analyse statistique – issu des méthodes de traitement des « big data« .

De fait, l’étude s’est fait via des moyens purement numériques : les chercheurs ont développé un algorithme et passé à son filtre les données collectées dans la base de donnée de l’Human Microbiome Project, une initiative de l’institut national de santé publique américain (NIH) pour décoder le patrimoine génétique de tout notre écosystème microbien. Le fait que les chercheurs de Harvard aient pu, à partir de signatures vieilles d’un an, identifier 80% des individus par les gènes de ses microscopiques hôtes est un résultat important à plusieurs titres.

Une future empreinte « florale » ?

D’abord, pour la biologie elle-même. C’est une très bonne avancée dans la connaissance de la stabilité et l’unicité de la flore bactérienne de chacun. Ce résultat intéresse également, pour sa portée statistique, la Justice elle-même. Quand la recherche aura rendu le microbiome à 100% identifiable, cela pourrait constituer une nouvelle source d’identification judiciaire, à coté des empreintes digitales, de l’ADN et des autres méthodes.

Enfin, comme le disent les auteurs de l’étude, le fait de pouvoir identifier une personne à partir de la banque de données du Human Microbiome Project pose un problème de sécurité. C’est une petite brèche dans le système de protection des données médicales et de respect de l’anonymat, qu’il faudrait penser à colmater.

Román Ikonicoff

 

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Tous les fruits qui continuent à mûrir une fois cueillis (dits “climactériques”) dégagent de l’éthylène (C2H4), une hormone végétale responsable du processus de maturation des fruits de cette famille. Mélangez dans une corbeille des fruits climactériques encore verts, comme la banane, l’avocat, la poire ou la tomate, avec une pomme bien mûre, par exemple.

Cette dernière dégagera beaucoup d’éthylène, accélérant le processus de mûrissement des fruits qui l’entourent. Une maturation qui se traduit par une accumulation de sucres et d’acides, une production d’arômes, un assouplissement de la peau et un changement de couleur.

Un fruit trop mûr dégage une substance volatile

Lors de cette maturation, une réaction en chaîne se produit : l’éthylène déclenche la sénescence des cellules, qui libèrent à leur tour un surcroît d’éthylène. Étant donné la ­nature volatile de l’hormone, le signal de maturation se propage de fruit en fruit, chacun émettant à son tour de l’éthylène. Un effet boule de neige. D’autant que les fruits meurtris augmentent encore parfois leur production d’éthylène !

En dessous de 4 °C cependant, les effets de cette hormone sont plus lents. D’où l’intérêt de sto­cker fruits et légumes au réfrigérateur. Pour préserver leurs fruits, généralement ramassés avant maturité, les distributeurs jouent directement sur la variation du taux d’éthylène en introduisant dans leurs containers du dioxyde de carbone (CO2) qui inhibe l’action de cette hormone. Avant d’injecter ensuite de l’éthylène pour obtenir des fruits mûrs sur les étals. Ainsi, il est possible de vendre pendant l’été des pommes cueillies l’automne précédent.

E.C.

D’après S&V n° 1123.

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C’est un document publié par un site d’infos canadien le 15 mai dernier qui a mis le feu dans le milieu de l’aviation : une demande de mandat de perquisition émanant du Federal Bureau of Investigation, le FBI, envers Chris Roberts, un informaticien que l’agence soupçonne d’avoir réussi à pirater des avions en vol via le système vidéo individuel de son siège.

La demande de perquisition faite par l’agent spécial du FBI Mark S. Hurley, et contresignée par un juge fédéral, que l’on peut lire ici, concerne 13 objets informatiques – un iPad, un MacBook Pro, trois disques durs externes, etc. – de ce chercheur en sécurité informatique, déjà connu du FBI, afin qu’ils soient examinés par des experts de l’agence.

Un piratage relayé par Tweeter

Il faut dire que Chris Roberts n’y est pas allé par quatre chemins : le 15 avril dernier il a publié sur son compte Tweeter un message abstrus mais très inquiétant pour les connaisseurs : « Me trouve à bord d’un 737/800, voyons voir la boite IFE-ICE-SATCOM… Allons-nous commencer à jouer avec les messages EICAS ? « ENCLENCHER LES MASQUES A OXYGENE »… oui ? » Ce qui a déclenché son arrestation par le FBI à la descente de l’avion !

Car derrière ces sigles c’est le système de commandes en vol qui est nommé. Par exemple, la boîte IFE (In-Flight Entretainment system) est le système vidéo individuel situé sur le dossier lequel est relié à une petite boîte sous le siège (le Seat Electronic Box). A l’aide d’un câble Ethernet, le pirate se serait branché sur cette dernière puis aurait réussi à pénétrer dans le système de contrôle de l’avion (le Thrust Management Computer), le système d’alarme EICAS (Engine-Indicating and Crew-Alerting System), etc.

Pas encore de preuves mais déjà beaucoup de réactions

Chris Roberts, qui affirme avoir pénétré les systèmes de vol de plus d’une dizaine d’avions depuis 2011, a été relâché le jour même de son arrestation mais deux jours plus tard, le 17 avril, le FBI a considéré que la menace était suffisamment crédible pour émettre la demande de mandat de perquisition sur le matériel informatique du pirate. Surtout que celui-ci a affirmé avoir réussi à booster un moteur d’avion, le faisant très légèrement dévier de sa trajectoire… mais dans une simulation.

Cela fait déjà quelque temps que certains cyber-spécialistes dénoncent l’existence d’un risque de piratage des avions, très largement informatisés, comme nous l’avions signalé ici-même. Néanmoins, dans un secteur aussi sensible que l’aviation, où l’on ne lésine pas avec le principe de précaution, tout ce remue-ménage au sein du FBI n’a pas valeur de preuve : rien ne dit encore que Chris Roberts ait effectivement accompli ce qu’il annonce.

Et déjà, des spécialistes de la question ont réagi à cette nouvelle via des sites d’information ou sur leur propre site en réaffirmant l’impossibilité de pénétrer dans le système de commande d’un avion par le système de vidéo individuel. En attendant, l’enquête du FBI se poursuit…

Román Ikonicoff

 

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Le concours Habitat imprimé en 3D (3D – Printed Habitat Challenge) cherche à développer les technologies fondamentales nécessaires pour fabriquer un habitat hors-monde en utilisant des matériaux recyclés et/ou de matériaux locaux indigènes. La vision est que les machines autonomes de construction d’habitat seront un jour déployées sur la Lune ou sur Mars pour fabriquer des abris pour les humains. Ainsi démarre le document publié par la Nasa listant les règles de cet étrange concours. A la clé : 50 000 dollars (Phase 1), 1,1 million de dollars (Phase 2) et 1,1 million (Phase 3).

Dates d’inscription pour la Phase 1 : du 16 mai au 15 juillet… Si vous avez des idées (et une certaine maîtrise du domaine de la construction), c’est le moment pour télécharger les règles et le bulletin d’inscription et faire un tour sur le site de la Nasa.

Un concours qui s’inscrit dans le programme Défis du centenaire

L’idée du projet 3D Print Habitat (ou 3DPHab) est simple : les futurs colons de la Lune ou de Mars auront besoin de maisons auto-construites (ou semi) utilisant majoritairement de la roche locale, avec un peu – le moins possible – de matériaux apportés par la colonie, qui seront alors recyclables. 3DPHab vise aussi à développer des technologies durables et à bas coût pour construire des maisons sur Terre, dans les zones où le manque de moyens prive les personnes d’habitat.

La Phase 1, un concours de design, dure jusqu’au 27 septembre. Il s’agit pour l’internaute d’imaginer des architectures réalistes prenant parti des capacités de l’impression 3D. 50.000 $ seront attribués au gagnant à New York. La Phase 2 (1,1 million de $) se concentre sur les technologies d’impression 3D elles-mêmes et la technologie des combinaisons entre matériaux apportés et roche locale. La Phase 3 (1,1 million de $) consiste en la fabrication effective d’habitats avec cette nouvelle technologie.

Anticiper les technologies du futur

Le projet 3DPHab s’inscrit dans le programme des Défis du centenaire (Centennial Challenges program) de la Nasa qui explore les technologies du futur. Si le siècle dernier a été celui de la conquête du Système solaire, le nôtre pourrait être celui de sa colonisation…

Román Ikonicoff

 

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