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Atomes et Anti-Atomes

C'est quoi un Atome ?

T.C. - ÇA M'INTÉRESSE HS N°9 > Avril-Mai > 2018

Le Temps s'Écoule aussi pour l'Atome

Pour la première fois, des physiciens sont parvenus à mettre en évidence à l'échelle microscopique un processus qui ne soit pas réversible dans le temps.

"À notre échelle, l'irréversibilité des phénomènes physiques est une chose banale. De fait, personne n'a jamais vu les morceaux d'un verre brisé se réassembler, explique Guy Wormser, du Laboratoire de l'accélérateur linéaire (université Paris-Sud), et membre de la collaboration BaBar. À l'inverse, les équations de la microphysique sont parfaitement réversibles dans le temps. Si bien que si un phénomène impliquant des particules élémentaires est possible, on s'attend a priori à ce que le phénomène inverse le soit aussi, et ce avec la même probabilité". Sauf qu'a posteriori, les expérimentateurs sont donc formels : la probabilité de transformation des mésons B, des particules élémentaires, d'un état quantique à un autre n'est pas la même selon que cette transformation s'effectue dans un sens ou dans l'autre. Le phénomène est bien asymétrique par rapport au temps. Jusqu'ici, seul le monde macroscopique était concerné par une telle irréversibilité : le fameux deuxième principe de la thermodynamique, qui décrit les échanges thermiques entre systèmes, stipule que le désordre ne peut que croître au fil du temps. Preuve est faite aujourd'hui que la flèche du temps prend également sa source au cour de l'infiniment petit.

M.G. - SCIENCE & VIE > Février > 2013

On a Scanné un Anti-Atome

"C'est un résultat historique", clame Jeffrey Hangst, membre de la collaboration Alpha, l'une des expériences installées au Cern, près de Genève.

Voilà 15 ans que les physiciens savent fabriquer des atomes d'antimatière, cette mystérieuse forme miroir de la matière qui a la fâcheuse tendance de s'annihiler en une fraction de seconde. Ils ont enfin réussi à les analyser. Piégé dans un puissant champ magnétique, un atome d'antihydrogène a été bombardé par un faisceau de micro-ondes, ce qui a modifié son état interne, permettant aux chercheurs de détecter son spectre lumineux. "Or, le spectre, c'est le scanner du physicien, explique Hangst. En recueillant la lumière émise par les atomes lorsqu'ils sont stimulés, nous accédons à des informations sur leurs propriétés intimes". Pour l'instant, la précision n'est pas suffisante peur pouvoir comparer ce spectre à celui de son jumeau de matière, l'atome d'hydrogène, et tenter de comprendre pourquoi, dans un univers qui a théoriquement donné naissance à autant de matière que d'antimatière, il ne reste aujourd'hui que la matière. Mais cela ne saurait tarder : des lasers plus précis que les faisceaux de micro-ondes sont en train d'être installés sur l'expérience Alpha. L'une des grandes quêtes de la physique pourrait ainsi s'achever... en 2013.

M.F. - SCIENCE & VIE > Juin > 2012

Les Atomes Cachent une Cinquième Symétrie

Cette nouvelle symétrie de rotation montre que si l'on fait tourner l'un des motifs d'atomes sur son axe dans le sens anti horaire (bleu), les motifs qui l'entourent (Orange), tournent du même angle dans le sens horaire, et la structure cristalline reste inchangée.

Parmi les nombreuses symétries de la nature, seulement quatre sont utilisés par les physiciens pour décrire l'arrangement des atomes dans les matériaux : la rotation, la roto-inversion, la translation et la symétrie par renversement du temps, Venkatraman Gopalan, professeur à l'université de Pennsylvanie, vient d'en dénicher une cinquième !
"En étudiant la structure de matériaux capables d'émettre spontanément un champ magnétique, je me suis rendu compte que leur structure cristalline restait également invariable lorsqu'on faisait tourner leur motif d'atomes du sens horaire vers le sens anti horaire, et vice versa, relate le chercheur. La nature nous avait caché une symétrie !" Baptisée "renversement de rotation" (rotation-reversal symmetry), cette nouvelle caractéristique géométrique devrait permettre de concevoir de nouveaux matériaux dotés de propriétés magnétiques. Car les symétries de la nature ne sont pas seulement une curiosité théorique : "elles permettent bien sûr de décrire précisément la structure d'un matériau mais surtout, de prédire ses propriétés", précise Venkatraman Gopalan. "C'est une découverte importante, confirme Philippe Ghosez, physicien à l'université de Liège. Nous allons pouvoir tester de manière systématique de nouveaux matériaux qui possèdent cette symétrie est ainsi, maximiser nos chances de tomber sur des propriétés intéressantes".

M.F. - SCIENCE & VIE > Juin > 2011

Agencés en Pentagones, les Atomes ne Gèlent Pas
PHYSIQUE DES MATÉRIAUX

Le secret de la "surfusion" - cet état où un liquide ne gèle pas, alors que sa température est plus basse que son point de cristallisation - réside dans la forme qu'adoptent ses atomes.

Arrangés en pentagones (figures à cinq faces), ils ne peuvent pas former de réseau cristallin (et donc geler), tout comme l'on ne peut pas faire de carrelage avec des carreaux à cinq faces.

Des chercheurs grenoblois l'ont prouvé en forçant un alliage de silicium et d'or liquide à adopter une structure pentagonale, causant un état de surfusion inhabituel.

S.A. - SCIENCE & VIE > Juillet > 2010
 

   
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