Tous les ans, il tombe une dizaine de météorites sur le sol français, dont à peine 1 % est récupéré ! Un gâchis pour les astronomes, qui lancent FRIPON, un réseau de surveillance destiné à traquer chacune d’entre elles en vue de les récupérer. Cent caméras connectées surveilleront le ciel sur tout le territoire métropolitain.

L’intérêt ? D’abord, ces pierres extraterrestres sont rares, la plupart des objets célestes se désintégrant en poussière lors de leur trajectoire dans l’atmosphère terrestre. Or, de ce bolide mesurant au départ quelques mètres, un fragment subsiste parfois, qui atteint le sol de notre planète : il prend le nom de météorite.

Les météorites permettent de reconstruire la formation du Système solaire

Et ces météorites recèlent une mine d’informations précieuses. Matériau brut provenant de l’espace, elles informent sur la composition des planètes et sur leur évolution, aidant ainsi à reconstruire l’histoire de la formation de notre Système solaire.

De manière étonnante, au XIXe siècle le taux de météorites récupérées par les scientifiques était 5 fois plus élevé qu’au XXe siècle ! Si de nombreux facteurs permettent de l’expliquer (notamment une pollution lumineuse croissante), FRIPON devrait permettre de ne plus en laisser filer une seule !

 

100 caméras connectées actives 24h/24

Il est composé d’un détecteur comprenant 100 caméras connectées (dont 60 déjà opérationnelles) et 25 récepteurs radio, distribués sur un maillage recouvrant toute la France tous les 50 à 100 kilomètres. Un petit nombre d’entre elles est placée à l’étranger (Italie, Autriche…).

Chacune de ces caméras, placée sur le toit des observatoires d’astronomie, des musées ou d’autres établissements partenaires, est dotée d’un objectif fisheye (en œil de poisson, soit de forme globulaire) enregistrant en une seule image toute la voûte céleste : aucun phénomène lumineux ne leur échappe. Ces informations visuelles sont intégrées par celles venant des radars météo et des sismographes.

Calcul de la trajectoire en temps réel

Tous ces détecteurs sont raccordés à des ordinateurs embarquant un logiciel spécialement mis au point par l’université Paris-Sud, en partenariat avec l’observatoire de Paris et le Muséum national d’histoire naturelle. Si celui-ci détermine qu’une météorite a été détectée, il transmet une alerte à un calculateur central, situé à Paris-Sud.

Là, le calcul de la trajectoire en 3D du météorite a lieu en temps réel, et une campagne de recherche est lancée dans les 24 heures sur le site d’impact estimé… c’est à dire une ellipse de 20 kilomètres carrés.

Qui seront les chasseurs de météorites sur le terrain ? Des bénévoles participant au programme de science participative Vigie-Ciel (coordonné par le Muséum) qui partiront en battue sur indication du réseau FRIPON. Des images sont disponibles en temps réel sur le site.

—Fiorenza Gracci

 

> Lire aussi:

• Une météorite aurait causé la mort d’une personne en Inde
• Une météorite plus âgée que la Terre récupérée en Australie
• Les physiciens ont enfin compris comment le sol résiste à l’impact d’une météorite… ou d’un missile

 

> Lire également dans les Grandes Archives de Science & Vie / acheter :

• Météorite : l’impact de Tcheliabinsk a livré tous ses secrets — Acheter S&V n°1156 (2014) — Le 5 février 2013, une météorite de 20 m de diamètre et 13 000 tonnes explose à 27 km d’altitude au-dessus de la ville russe de Tcheliabinsk (Oural). 1600 blessés, 25 millions d’euros de dégâts… et pas de mort.

• Tout s’explique ! Le système solaire livre ses derniers secrets — S&V n°1128 (2011) — Des cratères lunaires à la taille de Mars, un nouveau modèle permet, d’un seul coup, d’expliquer comment le système solaire a pris son aspect actuel.

• Astéroïde, le tueur des dinosaures enfin démasqué – S&V n°1083 (2007) — Voici le coupable de la collision fatale à Chicxulub identifié. On sait d’où il vient, mais aussi quand il est né et combien il mesurait : 10 kilomètres !

 

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Au-delà du modèle standard… voilà où la particule X, si tant est que son existence soit confirmée, projetterait les physiciens de l’infiniment petit, et nous avec. Mais au fait, lorsqu’on dit modèle standard, de quoi parle-t-on au juste ? Le dépasser, certes, mais dépasser quoi ?

Rien moins que l’édifice théorique le plus compact jamais conçu : 12 particules de matière et quatre forces qui, excusez du peu, rendent aujourd’hui compte de tous les phénomènes observés à ce jour en physique microscopique.

Précisément, les particules de matière appartiennent à deux grandes familles. La première compte six représentants appelés quarks. Du plus léger au plus lourd, les quarks up, down, étrange, charmé, beauté et top. Entrant notamment dans la composition des protons et des neutrons, les quarks forment le gros œuvre de la matière. Les six autres particules de matière constituent la famille des leptons. Son représentant vedette est l’électron qui, avec les protons et les neutrons, forment les atomes. A côté de lui, deux autres particules lui ressemblent comme deux gouttes d’eau, si ce n’est qu’elles sont plus lourdes et instables, ce sont le muon et le tau. Les trois autres leptons sont les neutrinos dits électronique, muonique et tauique. Des particules si insaisissables qu’elles peuvent traverser des milliards de mètres de matière sans être arrêtées.

Quant aux forces, il s’agit de l’interaction forte, l’interaction faible, l’électromagnétisme et la gravitation. Seuls les quarks sont sensibles à l’interaction forte, véhiculée par huit particules appelées gluons. Elle est responsable de la cohésion des quarks pour former les protons et les neutrons, ou bien de la cohésion des noyaux atomiques. La force électromagnétique est véhiculée par une unique particule, le photon. Toutes les particules y sont sensibles, sauf les neutrinos. C’est par exemple elle qui lie les électrons aux noyaux atomiques. Enfin, la force faible est portée par trois particules : les bosons W⁺, W^– et Z. Toutes les particules de matière y sont sensibles. D’intensité plus faible que les deux précédentes, elle est responsable de certaines désintégrations radioactives. C’est ainsi elle qui permet au Soleil de brûler en convertissant son hydrogène en hélium.

La gravitation fait bande à part

La gravitation, elle, est un peu à part. En effet, elle n’a aucune influence à l’échelle des particules élémentaires : la force de gravitation entre deux électrons est 10⁴⁰ fois plus faible que leur interaction électrique. D’une certaine manière c’est heureux, dans la mesure où les physiciens n’étant jamais parvenus à dériver une théorie quantique et relativiste de la gravitation, cette dernière reste en marge du modèle standard.

Car le modèle standard, finalement, c’est ça : la conséquence du mariage réussi de la théorie quantique et de la relativité d’Einstein dans sa version dite « restreinte », c’est-à-dire en l’absence de gravité. Son acte de naissance est déposé par Paul Dirac en 1928, alors que ce dernier propose une équation intégrant à la fois les contraintes de la mécanique quantique et de la relativité restreinte pour décrire l’électron.

Les physiciens s’attellent alors à développer une théorie capable de rendre compte de l’interaction électromagnétique entre plusieurs particules chargées, dite « électrodynamique quantique ». Mais patatras, toute tentative conduit à des équations dont les solutions divergent à l’infini, c’est-à-dire sans la moindre signification physique. En un mot, la toute nouvelle théorie quantique et relativiste de la matière est en pratique inutilisable.

Faire disparaître le problème des infinis

La solution se fait attendre jusqu’à la fin des années 40, sous la forme d’un artifice mathématique appelé renormalisation, mis au point Richard Feynman, Julian Schwinger et Sin-Itiro Tomonaga. Personne ne comprend alors vraiment le sens de cette étrange procédure, mais grâce à elle, les infinis disparaissent comme par enchantement. Comme s’en souvient Gerardus t’Hooft, prix Nobel de physique 1999 pour sa contribution au modèle standard, « le fait que l’électrodynamique quantique soit renormalisable apparaissait tel un accident ou un miracle. La communauté était extrêmement sceptique. »

Mais qu’importe, car grâce à la renormalisation, les physiciens disposent enfin d’une théorie quantique et relativiste de l’interaction électromagnétique à la précision diabolique : ses prédictions les plus fiables sont en accord parfait avec l’expérience jusqu’à la douzième décimale !

Cela dit, les spécialistes sont encore loin du modèle standard. Ainsi, au début des années 30, Enrico Fermi proposa une première théorie de l’interaction faible. Mais comme dans le cas de l’électrodynamique quantique, des quantités infinies ingérables apparaissaient sur le papier. Quant à l’interaction forte, à partir des années 50, de plus en plus de particules différentes y étant soumises ont été découvertes : les hadrons. Et personne ne voit comment les organiser dans un cadre clair.

Quand les quarks entrent en scène

Le début du dénouement survient en 1961, quand Murray Gell-Mann remarque qu’il est possible de considérer les dizaines de hadrons découverts dans des accélérateurs de plus en plus puissants comme la composition de trois particules élémentaires qu’il dénomme quarks. Belle inspiration, en 1967, l’accélérateur du SLAC montre que les protons sont des particules composites, vraisemblablement constituées de quarks.

Le monde des particules soumises à l’interaction forte simplifié, David Gross et Frank Wilczek, à Princeton, et David Politzer, à Harvard, proposent en 1973 une théorie appelée chromodynamique quantique qui décrit comment les quarks interagissent via l’interaction forte en échangeant des gluons. C’est un succès !

Reste l’interaction faible. Dès la fin des années 50, Julian Schwinger avance que les interactions faible et électromagnétique pourraient être décrites au sein d’une unique théorie. Ce que Sheldon Glashow formalise mathématiquement quelques années plus tard.

C’est vite dit, dans la mesure où, pour que cet édifice respecte une symétrie mathématique fondamentale indispensable à la cohérence de toute théorie quantique des champs, les trois particules qui véhiculent  l’interaction faible (les W et le Z) doivent être, sur le papier, de masse nulle. Or, d’après ce qu’ils ont observé des propriétés de l’interaction faible, les physiciens savent que les particules qui la transmettent sont massives.

Le boson de Higgs sauve la situation

Encore une fois, la situation paraît désespérée. Elle le demeure jusqu’en 1967. Steven Weinberg et Abdus Salam incorporent alors un ingrédient supplémentaire à la théorie de Sheldon Glashow. Ce sera le boson de Higgs qui, en étant responsable de l’introduction de nouveaux termes mathématiques dans la théorie, annule les effets désastreux causés par la masse du W et du Z.

Néanmoins, les physiciens ne parlent pas encore du modèle standard. D’une part, un long travail attend les expérimentateurs pour valider la description que donne la théorie quantique des champs des interactions fondamentales entre particules élémentaires. D’autre part, plusieurs questions théoriques titillent encore les physiciens. Par exemple, certaines symétries mathématiques liées à l’interaction faible suggèrent l’existence d’un quatrième quark. On sait en effet aujourd’hui que chaque génération de quarks doit en compter deux. Leur nombre est donc forcément pair. Mais à cette époque, les physiciens n’en connaissent que trois.

Le triomphe du modèle standard

Pour régler le problème, Sheldon Glashow, Luciano Maiani et Jean Iliopoulos couchent le quark charmé sur le papier en 1970. Comme l’indique ce dernier, « le quark charmé était nécessaire pour des raisons de symétrie, voire des raisons esthétiques. » Mais, il n’a, à cette période, d’autre existence que dans la tête des théoriciens. Le coup de tonnerre survient quatre ans plus tard. Quasi simultanément, le SLAC et l’accélérateur de Brookhven annoncent la découverte d’une nouvelle particule, appelée J/Psi, dont il s’avère rapidement qu’elle est constituée d’un quark charmé et de son antiparticule. Non seulement la découverte du J/Psi plaide en faveur de la théorie électrofaible, le quark charmé ayant été postulé pour que soit satisfaite l’une de ses symétries. Mais en plus, la durée de vie de la particule est en parfait accord avec ce que prévoit la chromodynamique quantique, soit la théorie décrivant l’interaction forte entre les quarks. Comme le résume Alvaro de Rujula, à la division de physique théorique du CERN, « la découverte du J/Psi fut un grand moment de révélation, le premier succès majeur du modèle standard. » Et d’ajouter : « la suite n’est que constatation expérimentale ».

Pour Carlo Rovelli, au Centre de physique théorique, à Luminy, « le modèle standard est un triomphe absolu. Avec lui, nous disposons d’une théorie qui décrit exactement tout ce que nous observons et qui n’est remise en cause par aucune observation. » Ce qui constitue également la plus ardente source d’incompréhension pour les physiciens, alors que les manquements du modèle standard sont désormais connus de tous (voir : Le X est-il soluble dans la matière noire ? et Pourquoi le LHC doit absolument découvrir quelque chose). D’où l’impérieuse nécessité de découvrir rapidement de nouvelles pistes permettant de le dépasser !

— Mathieu Grousson

 

Mathieu Grousson est un journaliste collaborateur de Science & Vie spécialiste de la physique fondamentale. Suivez son blog “Particule X” :

> En savoir plus :

• L’Univers n’est pas ce que l’on croit – Au sommaire de Science&Vie n°1184
• Acheter en ligne S&V n°1184

> Lire aussi dans les Grandes Archives de S&V :

• Une nouvelle physique va naître — S&V n°1152 (2013) – acheter ce numéro. La découverte du boson de Higgs au LHC a ouvert plus d’interrogations qu’elle n’a apporté de réponses.

• La matière va enfin parler — S&V n°1129 (2011). Moment clou : tout le monde a les yeux rivés sur le LHC, qui confirmera enfin l’existence du boson de Higgs, des décennies après sa théorisation.

• LHC, l’accélérateur de l’extrême — S&V n°1013 (2002). L’impatience règne chez les physiciens : en cours de construction à cheval entre la France et la Suisse, le grand collisionneur de hadrons est le plus grand outil scientifique jamais réalisé, qui repoussera les frontières de la physique.

Une croisière avec un plateau d’invites prestigieux et des conférences passionnantes sur le thème des exploits, des plus grandes découvertes scientifiques et de l’adaptation du vivant en milieu extrême !

L’équipe de Science&Vie a le plaisir de vous présenter « La croisière des grands explorateurs et des découvertes scientifiques » du 3 au 12 octobre 2016 le long des rivages grecs et de ses îles.

Profitez de conférences passionnantes à bord en compagnie de nos invités prestigieux : Jean Louis Etienne, docteur et grand explorateur qui vous comptera les conséquences du réchauffement climatique sur L’Arctique ainsi que son parcours aux multiples exploits ! Yves Coppens, paléoanthropologue, vous montrera les différentes étapes d’une exploration paléontologique et Françoise Gaill, spécialiste des Abysses avec de 30 expéditions à son actif vous dévoilera les mystères des océans ainsi que l’adaptation dans les milieux extrêmes…

Sur ces 10 jours de croisière, des escales minutieusement choisies vous permettront aussi de découvrir un pays, sa culture et de visiter ses sites inscrits au patrimoine mondial de l’UNESCO.

En commençant par la ville de Volos et la région des Météores, connue pour ses monastères vertigineux…

Découvrez les Cyclades et son chef-lieu, Syros, construit en amphithéâtre. Ville fortifiée sur une presqu’île, vous serez éblouis par Monemvasia et sa citadelle. Promenez-vous dans la capitale Athènes, sur les traces des dieux grecs. Admirez la beauté de l’île de Santorin, formée par l’époustouflant cratère d’un volcan et célèbre pour ses pittoresques villages blancs et bleus.

Alors n’attendez plus, pour en profiter, c’est très simple !

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LES ATOUTS DE VOTRE CROISIERE

– Un programme unique et passionnant sur les exploits, les plus grandes découvertes scientifiques et l’adaptation du vivant en milieu extrême

– Venez partager des moments inoubliables avec ces conférenciers aux carrières hors du commun

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LES INVITÉS EXCEPTIONNELS

Jean Louis Etienne, Docteur et spécialiste de nutrition et de biologie du sport, animera des conférences sur :

– Le réchauffement climatique serait-il de l’Arctique un nouvel El Dorado ?
– Médecin Explorateur : son parcours de vie singulier.

Yves Coppens, Professeur au Collège de France et membre de l’Académie des Sciences, vous proposera d’échanger sur :

– L’exploration paléontologique de terrain, prospection et fouille
– L’exploration paléontologique de laboratoire, préparation, étude et interprétation
– Les aventures de l’exploration : toujours inattendues et attachées à toutes les explorations quelles qu’elles soient !

Françoise Gaill, Directeur de recherche au CNRS et spécialiste des Abysses, vous présentera :

– Les interactions Océan et Climat
– L’océan profond : quels enjeux aujourd’hui?
– L’Adaptations aux milieux extrêmes.

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Dans les abysses de l’archipel de Hawaï, des océanologues américains ont fait une découverte qui les a laissés bouche bée : une éponge gigantesque, de la taille d’un minibus.

Comme on peut le voir dans la vidéo ci-dessus, tournée en direct, la surprise de Daniel Wagner (NOAA, Agence américaine d’observation océanique et atmosphérique), qui dirigeait l’exploration, a été grande.

Son équipe observait depuis le bateau Okeanos Discoverer les images transmises par le véhicule sous-marin télécommandé Deep Discoverer. A une profondeur comprise entre 1000 et 5000 mètres, ce robot balisait le fond marin du nord-ouest des Hawaï, dans l’aire marine protégée de Papahānaumokuākea.

L’énorme spécimen repéré par le véhicule a pu être mesuré à l’aide d’un double rayon laser : il fait 3,5 mètres de large, sur 2 mètres de haut et 2 mètres d’épaisseur ! Il n’appartient à aucune espèce connue de la science.

La plus grande éponge jamais observée auparavant datait de la fin du XIXe siècle

Cependant, sa taille bat déjà tous les records : la plus grande éponge jamais observée auparavant, un exemplaire d’Aphrocallistes vastus  atteignait les 3,4 x 1,10 x 0,5 mètres. Elle fut décelée en 1887 dans des eaux de basse profondeur (<25 mètres) au large de la côte ouest du Canada.

Une autre caractéristique de ces animaux (les éponges forment l’embranchement des Porifera, des animaux très simples qui se limitent à filtrer l’eau de mer) est qu’elles peuvent vivre très longtemps : la littérature scientifique rapportait en 2008 un exemplaire de Xestospongia muta vivant depuis 2300 ans ! Elle se trouve encore une fois dans des eaux peu profondes, dans l’archipel de Keys, en Floride.

De cette nouvelle espèce des abysses, on ignore encore l’âge et l’identité. Mais, déjà, les chercheurs supposent que les fonds marins, encore très peu explorés, pourraient receler une grande quantité de ces créatures aux dimensions et à la durée de vie hors du commun.

–Fiorenza Gracci

 

> Lire aussi :

• La première carte de la composition des fonds marins révèle les cimetières de plancton
• Deepsea challenge : le film de James Cameron livre des images inédites des grands fonds marins
•  Il y a de la vie à 2,5 km sous le plancher océanique

 

> Lire aussi dans les Grandes Archives de S&V :

•  La ruée vers les ressources minières des abysses – S&V n°1106 – 2009. Des trésors de matières premières gisent dans les fonds marins, parfois simplement posés sur le lit océanique. Comment résister à la tentation de les extraire ?

• Voici les nouveaux extrêmophiles – S&V n°1129

 

• Planète bleue – S&V n°1037

 

Ce n’est que la toute première étape de franchie, mais elle recèle l’incroyable promesse d’un traitement universel contre toutes les tumeurs ! Un vaccin contre le cancer, capable de stimuler le système immunitaire à attaquer les cellules cancéreuses, a donné ses premiers bons résultats, d’après des chercheurs allemands.

Les essais sur l’homme de ce traitement d’une nature nouvelle ont débuté il y a un peu plus d’un an, comme nous l’annoncions dans S&V n°1170 (mars 2015), dans différents laboratoires. Ce 2 juin, les tout premiers résultats sont enfin tombés : en Allemagne, trois personnes atteintes d’un mélanome à un stade avancé ont bien réagi à des injections de ce “vaccin” : leur système immunitaire a produit une forte réaction contre leur cancer, sans manifester par ailleurs d’effets collatéraux graves (seules des fièvres ont été observées).

A la manière d’un virus ou d’une bactérie, ce nouveau produit déclenche chez les globules blancs une attaque envers les “intrus” que sont les cellules tumorales (dans le cas présent des mélanomes). Pourquoi le corps ne le fait-il pas tout seul ? Parce que les cellules tumorales, bien que mutées génétiquement par rapport aux cellules saines, restent des cellules de notre propre organisme. Donc les lymphocytes (globules blancs) ne les reconnaissent pas comme des étrangères à détruire.

Plus de vingt ans de recherches pour mettre au point le vaccin contre le cancer

Il a fallu plus de vingt ans de recherches pour que les biologistes trouvent la bonne méthode pour dresser le système immunitaire contre les tumeurs. Avec le vaccin contre le cancer, ils semblent enfin y être parvenus : il s’agit d’injecter du matériel génétique (des nanofragments d’ARN) issu directement des cellules de la tumeur du patient lui-même, et absentes de ses cellules saines ! Ces fragments étrangers jouent alors comme des antigènes, c’est à dire des molécules reconnues comme inhabituelles par les lymphocytes, qui déclenchent une attaque sur les cellules qui les affichent.

Du coup, cette technique a un autre avantage inestimable : elle est potentiellement universelle. Les oncologues espèrent pouvoir l’utiliser pour n’importe quelle tumeur, touchant n’importe quel organe de n’importe quelle personne. Une fois que le système immunitaire reconnaît comme dangereuses les cellulescancéreuses, il devrait utiliser tous les moyens pour s’en débarrasser, à l’aide d’une attaque massive par les lymphocites T tueurs.

Une efficacité démontrée sur la souris

S’il est encore trop tôt pour crier victoire, et que la patience est de mise pour ce qui concerne les essais sur les patients humains, les recherches menées sur les souris vont, elles, bon train. Entre 2007 et 2012 déjà, six grands types de cancers ont été mis à mal ches ces rongeurs : mammelle (sein), prostate, poumon, mélanome et lymphome (système immunitaire).

A l’université de Pitssburgh, aux États-Unis, l’immunologiste Olivera Finn teste actuellement le vaccin contre le cancer du côlon chez des dizaines de personnes, forte des excellents résultats sur la souris : 100 % des animaux sont indemnes de tumeurs de l’intestin après le traitement. Le verdict chez l’homme est attendu pour 2020.

–Fiorenza Gracci

 

> Lire aussi :

• Un vaccin universel contre le VIH (sida) aurait été mis au point
• Une nouvelle stratégie contre le cancer s’inspire de la théorie de l’évolution
• L’évolution de certains types de cancer peut être prédite par une loi physique

 

> Lire également / acheter :

• Vaccin contre le cancer : les premiers tests sur l’homme — S&V n°1170 (2015). Dans la lutte acharnée contre le fléau du cancer, de nouvelles armes se préparent, dont les vaccins anticancer qui permettraient au système immunitaire de détruire les cellules cancéreuses comme s’il s’agissait de bactéries. Voici comment les chercheurs ont mis au point de ces vaccins particulièrement ingénieux.
  

 

 

Le chant des baleines à bosse est étonnamment proche des sonorités d’un instrument à vent bien connu : le basson. C’est en faisant ce constat qu’Olivier Adam, spécialiste en traitement du signal à l’université Pierre et Marie Curie, qui étudie les cétacés à travers leurs chants depuis une quinzaine d’années, et Aline Penitot, compositrice de musique électroacoustique, ont commencé à travailler ensemble. Leur projet : projeter sous la mer des enregistrements instrumentaux et observer la réaction des animaux.

Demain samedi 4 juin à 15h, ils présenteront, à l’Auditorium de la Grande Galerie de l’Evolution du Muséum d’Histoire Naturelle de Paris, La réponse de la baleine à bosse, une composition électroacoustique mêlant basson et chant de cétacés, avec l’instrumentiste Brice Martin.

Le concert sera précédé d’une conférence scientifique d’Olivier Adam.

V. G.

 

Renseignements : https://www.mnhn.fr/fr/visitez/agenda/rendez-vous/concert/reponse-baleine-bosse