L'antimatière, La Matière Qui Remonte Le Temps

A moins de vivre très vieux, votre existence n'excèdera pas trois milliards de secondes. Cette durée nous fait prendre conscience du temps qui passe. Mais passe-t-il vraiment ? Les chercheurs s'interrogent : et si cette sensation du temps qui s'écoule n'était qu'une illusion ? Le temps est-il une entité physique véritable ou émane-t-il des relations entre les objets ? Ces questions fondamentales sont aussi anciennes que la philosophie elle-même et malgré les avancées spectaculaires de la physique, les interrogations demeurent. Des horloges atomiques au destin de l'univers, du voyage dans le futur au coeur des trous noirs les chercheurs, physiciens ou philosophes, mènent l'enquête, à la recherche du temps.

Le temps, un éternel recommencement?

Dans Ilium, Dan Simmons imagine que les physiciens de l'Institut de Paris ont, à la suite d'une malencontreuse expérience, laissé s'échapper un trou noir microscopique qui, avant de se précipiter vers le centre de la Terre, a détruit une part non négligeable de Paris, appelé désormais « Paris Crater ». Les physiciens de tous pays rassemblés au CERN autour du LHC pourraient-ils déclencher la destruction de la Terre, voire de l'Univers entier ? Mais quel lien y aurait-il entre le plus puissant accélérateur de particules au monde et ces dévoreurs de matière, bien plus imposants que notre Soleil ?

Le LHC peut-il produire des trous noirs ?

Alors que c'est la force la plus immédiate à nos sens, la gravitation reste une énigme. Si Einstein l'a apprivoisée dans sa théorie de la Relativité générale, les physiciens quantiques se cassent le nez et les neurones dessus... La gravitation résiste à l'infiniment petit... Heureusement, depuis 20 ans les choses bougent. La découverte des ondes gravitationnelles, témoins des premiers instants de l'Univers, constitue une nouveauté forte. Les images de la coalescence de gigantesques trous noirs, popularisés par Stephen Hawking, ont marqué les esprits. Mais les résultats obtenus sont difficiles à expliquer par le modèle cosmologique standard, censé décrire l'Univers de la façon la plus précise possible... Et s'il fallait, carrément, changer de modèle d'Univers pour résoudre l'énigme ? Car le modèle cosmologique standard peine à expliquer, entre autres, l'existence de l'énergie noire, à laquelle les cosmologistes ont recours pour expliquer l'expansion de l'Univers... Le modèle standard prédit que cette énergie va de plus en plus dominer notre univers jusqu'à ce que les galaxies se retrouvent isolées au milieu d'un espace presque vide... Or, cette force mystérieuse serait due à une gravité répulsive ? hérésie ! La gravité ne peut " évidemment " être qu'attractive, repensez à la pomme de Newton... Le modèle cosmologique standard, pour " fonctionner ", requiert également la tout aussi mystérieuse " matière noire "... tout en ne l'ayant jamais observée... Cela fait beaucoup d'inconnues pour expliquer la naissance de l'Univers et son évolution, passée, présente et future ! Pour Gabriel Chardin, chercheur aussi brillant qu'apprécié de ses collègues pour son originalité, la solution a peut-être pour nom... l'antimatière. L'antimatière, sa bête noire, sa muse, qu'il traque depuis 40 ans, et dont personne ne sait bien où elle est passée après le Big bang... Quel est le rapport avec la gravitation me direz-vous ? Au lieu de graviter, comme chacun d'entre nous, l'antimatière antigraviterait... Pour cette raison, elle se dissimulerait dans ce que nous appelons aujourd'hui les vides intergalactiques, qui occupent la plus large fraction de notre univers. Plus besoin de recourir ni à l'énergie noire ni à la matière noire, l'histoire de l'univers enfin livrée sans zones d'ombre ! Le livre sort précisément l'année où trois méga expériences menées au CERN s'intéressent exclusivement à l'antimatière : elles pourraient donc fournir la solution de l'énigme. Et valider la thèse audacieuse de Gabriel Chardin, qui remet complètement à plat notre modèle d'explication de l'Univers... en en proposant un nouveau.

L'insoutenable gravité de l'univers

Le physicien Enrico Fermi se lance en 1950 dans une estimation iconoclaste : évaluer le nombre potentiel de civilisations extraterrestres intelligentes en mesure d'entrer en contact avec nous. Contre toute attente, le nombre qu'il obtient est particulièrement important, ce qui va le conduire à formuler son fameux paradoxe : " si le nombre de civilisations en mesure de nous rendre visite aujourd'hui est si grand, comment se fait-il que nous n'en ayons jamais perçu aucun signe ? ".

Le physicien Enrico Fermi se lance en 1950 dans une estimation iconoclaste : évaluer le nombre potentiel de civilisations extraterrestres intelligentes en mesure d'entrer en contact avec nous. Contre toute attente, le nombre qu'il obtient est particulièrement important, ce qui va le conduire à formuler son fameux paradoxe : " si le nombre de civilisations en mesure de nous rendre visite aujourd'hui est si grand, comment se fait-il que nous n'en ayons jamais perçu aucun signe ? ".

 Près de 70 ans après, où en sommes-nous ? Alors que la liste des exoplanètes ne cesse de s'allonger, de quels éléments nouveaux les scientifiques disposent-ils aujourd'hui ? Y a-t-il des traces de vie dans l'Univers ? Que sait-on des mécanismes de formation des étoiles et des planètes et de ceux qui régissent la formation des molécules du vivant ? Comment s'y prendre pour écouter des signaux extraterrestres ? Qu'est-ce qui a déjà été fait en la matière ? Une civilisation intelligente est-elle nécessairement une civilisation technologique ? Les civilisations technologiques, énergétiquement instables, ne courent-elles pas toujours le risque de s'effondrer sur elles-mêmes avant d'avoir eu le temps d'inventer le voyage intersidéral ?

 Cinq scientifiques nous entraînent bien au-delà des sciences, vers une réflexion sur la place de l'Homme dans l'Univers et une prise de conscience des enjeux qui entourent la question de l'épuisement de nos ressources.

Où sont-ils ? - Les extraterrestres et le paradoxe de Fermi

Cet ouvrage aborde le thème classique de la physique statistique par la méthode pédagogique du dénombrement des états d'énergie microscopiques. Après avoir passé en revue les divers résultats de la théorie des systèmes sans interactions, divers cas plus généraux sont abordés comme la transition gaz-liquide, le ferromagnétisme ou la théorie du proche équilibre.  Ce cours s'insère parfaitement dans la suite logique de l'enseignement de la physique de premier cycle et met en oeuvre les résultats essentiels de la théorie quantique. Il permet d'appréhender l'origine microscopique d'un grand nombre de propriétés macroscopiques essentielles d'un système qui caractérisent son état d'équilibre (température, énergie, pression, etc.). La prise en compte des interactions à l'échelle microscopique et l'étude du proche équilibre viennent compléter ce panorama pour préparer des cours plus avancés comme l'étude physique des solides ou celle des plasmas.  Cet ouvrage est le fruit d'un cours donné par les auteurs à L'École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA ParisTech). Il contient de nombreux exercices et une synthèse des points essentiels en fin de chaque chapitre.

Eléments de physique statistique

Qu'est-ce que la flèche du temps ? Pourquoi se souvient-on du passé... jamais du futur ? Quel rôle la gravitation joue-t-elle dans cette asymétrie entre passé et futur ? Que peuvent-nous apprendre les trous noirs sur l'évolution de l'Univers à très long terme ? Peut-on imaginer renverser un jour la flèche du temps ? Les Petites Pommes du Savoir : Des réponses brèves, claires et sérieuses aux questions que vous vous posez sur le monde.

Qu'est-ce que la flèche du temps ?

Peut-on voyager dans le temps ? Qui n’a jamais rêvé de revenir corriger ses erreurs passées, ou encore de connaître par avance les cours de la bourse afin d’arrondir substantiellement ses fins de mois ?Cet ouvrage résume ce que la physique récente nous apprend sur la possibilité de voyager dans le temps. En effet, aussi surprenant que cela paraisse, la Relativité générale donne de multiples exemples qui semblent autoriser le voyage dans le temps, vers un point presque quelconque du passé ou du futur. Pour quelles raisons ne rencontrons-nous pas ces situations dans la réalité ? À travers la théorie de la Relativité générale, mais aussi la théorie quantique des champs et la théorie quantique de l’information, la physique d’aujourd’hui apporte des réponses inattendues, qui changent la notion même de voyage dans le temps.

L'antimatière, La Matière Qui Remonte Le Temps

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