Choses à Savoir SCIENCES

Le retournement temporel est un procédé permettant à une onde sonore de retourner à sa source. Cette méthode a déjà de nombreuses applications pratiques, notamment en médecine.

Des figurines frappées par un son inversé

Cette capacité des ondes sonores à refaire leur trajectoire, mais en sens inverse, est mise en évidence par un dispositif mis au point, dans les années 1990, par une équipe de chercheurs français.

Il s'agit du "miroir à retournement temporel". Le procédé consiste à diffuser une onde ultrasonore, au moyen de micros, puis à enregistrer la façon dont le son change quand il rencontre un objet. Il permet enfin de faire repartir le son vers cet objet en inversant le signal sonore.

On peut en effet renverser une onde sonore sans la modifier. Le procédé a été testé avec des figurines Lego. Elles ont été posées sur une table, dans des positions précises. Sous le meuble, on a placé un micro, qui enveloppe la table de vibrations.

Comme il est possible d'isoler chacun des sons, on en inverse un, correspondant à une figurine Lego. On entend alors un son bien précis, précédant le renversement de la figurine, qui tombe alors sur la table.

De nombreuses applications pratiques

Ce procédé du retournement temporel peut avoir de nombreuses applications pratiques. Ainsi, dans le domaine médical, il peut être utilisé pour dissoudre des tumeurs ou des calculs rénaux.

L'industrie pourrait aussi y avoir recours. Il permettrait ainsi de repérer des défauts, impossibles à voir de l'extérieur, au cœur même de pièces ou de structures métalliques.

L'utilisation d'un tel procédé pourrait aussi révolutionner le secteur des communications. En effet, il pourrait rendre inutile l'utilisation de fils électriques dans les liaisons filaires.

Mais les liaisons sans fil sont aussi concernées puisque, grâce au retournement temporel, il serait possible de se passer des ondes radio.

Cette technique pourrait même servir à localiser un tremblement de terre. Et elle a même des applications ludiques. Un musée suisse présente en effet à ses visiteurs un jeu qui utilise le principe du retournement temporel pour faire tomber des figurines Lego.

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Lâchée, le 30 octobre 1961, au-dessus de l'archipel de Nouvelle-Zembie, en Russie, la bombe "Tsar Bomba" est, à ce jour, la bombe nucléaire la plus puissante qui ait jamais explosé à la surface de la terre.

La bombe nucléaire la plus puissante jamais larguée

La mise au point de cette bombe "Tsar Bomba" était l'aboutissement des années de recherches nucléaires dont Staline avait donné le signal dès 1945.

Il s'agit d'une bombe à hydrogène. Dotée d'une puissance de 57 mégatonnes, c'est la bombe la plus énergétique que l'homme ait jamais conçue. Elle pèse 27 tonnes et mesure 8 mètres. La "Tsar Bomba" est lâchée à environ 13 kilomètres d'altitude, pour exploser à 4 kilomètres au-dessus d'un site situé dans un archipel russe de l'Arctique.

Un autre avion suit celui qui transporte l'engin. Son équipage est chargé de faire des observations sur le terrain et de recueillir des échantillons. À la suite de l'explosion, des témoins peuvent apercevoir une lumière aveuglante, visible à 1.000 kilomètres à la ronde. Sur place, un dôme de poussière s'élève à une soixantaine de kilomètres du sol.

Une bombe au pouvoir destructeur

Pour les ingénieurs russes chargés de sa conception, cette bombe n'aurait pas été aussi dangereuse qu'elle en avait l'air.

En effet, l'énergie qui l'alimentait proviendrait essentiellement de la technique de la fusion thermonucléaire, qui serait, du moins pour eux, moins dangereuse que la fission. Et c'est parce que "Tsar Bomba" aurait produit moins de déchets radioactifs que d'ordinaire que les Russes l'auraient qualifiée de bombe "propre".

Quoi qu'il en soit de cette affirmation, le pouvoir destructeur de la bombe semble bien proportionnel à sa puissance. Sur le lieu de l'explosion, en effet, le sol était totalement aplani et la terre brûlée sur des dizaines de kilomètres.

Par ailleurs, des maisons en bois, situées à des centaines de kilomètres du lieu de l'explosion, semblent avoir été détruites par son souffle. À plus de 100 kilomètres de distance, des gens pouvaient être victimes de graves brûlures.

Enfin, cette bombe si puissante aurait entraîné une augmentation significative des retombées radioactives dans le monde.

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Les SMR ("Small modular reactor") sont une nouvelle famille de réacteurs nucléaires. Plus petits et moins puissants, ils présentent de nombreux avantages et sont une alternative aux installations nucléaires classiques.

De petits réacteurs nucléaires

Les SMR sont des réacteurs nucléaires de petite taille. Cet élément, joint à leur fabrication sous forme de modules compacts, permet leur installation rapide sur le site qu'ils doivent équiper.

La puissance de ces réacteurs est nettement moins élevée que celle des centrales nucléaires conventionnelles. Elle peut varier de 10 à 300 mégawatts, avec une puissance moyenne de 100 mégawatts.

Les SMR sont des réacteurs nucléaires à fission. Autrement dit, ils utilisent le phénomène de la fission nucléaire. Cette opération permet le dégagement d'une grande quantité d'énergie, grâce à la division du noyau d'un atome. La matière fissile utilisée dans ces réacteurs est l'uranium ou le thorium.

Des projets de SMR sont apparus dans de nombreux pays. Parmi eux, le projet français Nuward est bien avancé. Un budget de 170 millions d'euros a d'ailleurs été prévu pour en accélérer la mise au point.

Des avantages qui en font une véritable alternative

Ces petits réacteurs nucléaires pourraient être utilisés de diverses façons. Leur forme ramassée et leur petite taille les rendent tout indiqués pour fournir de l'électricité aux habitants d'endroits isolés.

Ainsi, une île, une plateforme pétrolière ou même un navire pourraient être équipés de SMR. L'énergie produite par ces réacteurs pourrait aussi, à terme, remplacer l'électricité fournie par des combustibles fossiles.

L'un des objectifs de ces SMR est donc d'accroître la production d'électricité "propre". À cet égard, la taille modeste de ces réacteurs n'est pas forcément un obstacle. En effet, ils peuvent être facilement associés, de manière à équiper un site plus important.

Le coût de construction des SMR est beaucoup plus réduit que les sommes nécessaires à l'édification des grandes centrales nucléaires. Il l'est d'ailleurs d'autant plus que ces réacteurs sont fabriqués en série. Quant à leur délai de fabrication, il est beaucoup plus court.

C'est en ce sens que les SMR représentent une alternative crédible aux centrales classiques.

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Les scientifiques s'intéressent à la phase de l'endormissement, pendant laquelle le cerveau se montrerait peut--être plus actif. Une récente expérience vient confirmer cette hypothèse.

Des périodes transitoires

Entre la veille et le sommeil, existe une zone aux frontières indécises. Les réalités du monde qui nous entoure s'estompent peu à peu, sans que l'esprit lâche encore vraiment prise.

C'est seulement dans cet état de demi-conscience que nous serions sensibles à certaines intuitions ou que la solution longtemps recherchée d'un problème nous apparaîtrait soudain, comme dans une sorte de vision fulgurante.

C'est du moins ce que pensaient des hommes à l'esprit aussi curieux et pénétrant que Thomas Edison ou Salvador Dali. En effet, ils pratiquaient régulièrement ces microsiestes qui leur permettaient de tester toutes les potentialités de ces périodes transitoires.

Des microsiestes favorables à la créativité

Une équipe de chercheurs français a voulu en avoir le cœur net. Elle a donc soumis une centaine de volontaires à une expérience soigneusement préparée. Ils devaient tous trouver la solution d'un grand nombre de petits problèmes d'arithmétique.

La meilleure solution, pour y parvenir, était de procéder par étapes. Mais il existait un stratagème permettant d'accélérer la résolution des problèmes. Encore fallait-il le trouver.

Une petite minorité de participants l'ayant découvert, l'expérience s'est arrêtée là pour eux. Les autres volontaires ont eu droit à une pause d'une vingtaine de minutes. On les a alors installés sur des fauteuils confortables, les invitant à se détendre.

Par ailleurs, des capteurs ont été placés sur la tête et le visage des participants. Le but étant de savoir ce qui se passait durant cette phase indécise, entre la veille et le sommeil, ils devaient tenir des bouteilles en plastique.

Au moment où ils lâchaient prise, la chute de la bouteille devait les réveiller. La ruse même utilisée par Edison et Dali.

Les résultats ont montré que plus de 80 % des personnes qui s'étaient alors réveillées de cette torpeur avaient découvert l'astuce devant leur permettre de résoudre de nouveaux problèmes. En revanche, à peine un tiers des volontaires restés tout à fait réveillés durant la pause y étaient parvenus.

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On trouve des chandelles à bord des sous-marins. Mais ce ne sont pas des bougies destinées à suppléer un éclairage défaillant. En effet, il s'agit d'un procédé spécifique, capable de fabriquer de l'oxygène en cas de besoin.

Des générateurs d'oxygène

Ces "chandelles" ont la forme d'un bidon d'huile, équipé d'une goupille qui, faisant office de percuteur, sert à leur déclenchement. Il s'agit d'un dispositif de secours, destiné à fabriquer de l'oxygène. Il est mis en action en cas d'accident, quand l'équipage vient à en manquer.

L'intérieur de ce qu'on appelle une "chandelle" ou une "bougie à oxygène" est composé d'un mélange de chlorate de sodium et de poudre de fer. Ces composants sont chauffés, à une certaine température, par le déclenchement du mécanisme, ce qui provoque la libération d'oxygène. On parvient donc à synthétiser l'oxygène par réaction chimique.

Des générateurs d'oxygène d'une conception semblable fournissent de l'oxygène aux passagers des avions, en cas de chute de pression dans la cabine.

Une explosion à bord d'un sous-marin

Le contenu de ces bougies à oxygène est en principe très stable. En effet, l' examen régulier de certaines d'entre elles, durant deux décennies, n'a pas révélé de baisse du niveau d'oxygène.

Ceci étant, la manipulation de ces chandelles peut s'avérer dangereuse si elles ne sont pas stockées dans de bonnes conditions. Il faut, en particulier, veiller à leur parfaite isolation.

Faute de telles précautions, ces générateurs d'oxygène peuvent en effet provoquer de graves accidents, comme celui qui est arrivé à un sous-marin évoluant sous les eaux de l'Arctique.

Le 21 mars 2007, en effet, une explosion, due à ces chandelles à oxygène, a provoqué la mort de deux membres de l'équipage. Il est probable qu'au contact d'huile hydraulique, le mélange contenu dans la bougie ait explosé. De par leur conception, ces bougies à oxygène peuvent aussi, dans certains cas, déclencher un incendie.

C'est en raison du caractère potentiellement dangereux de ces générateurs que les autorités ont inventé les promeneurs à ne pas toucher à ceux qui se sont récemment échoués sur des plages du littoral breton.

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Les capacités d'adaptation du corps humain ne cessent d'étonner les scientifiques. Ainsi, l'une d'entre elles s'est intéressée à la faculté qu'avaient les enfants d'une population d'Asie du Sud-Est à voir sous l'eau.

Une vision sous-marine très claire

Les Moken sont un peuple nomade, qui vit entre la Birmanie et la Thaïlande. Durant ses recherches, une scientifique suédoise a constaté que les enfants appartenant à ce peuple évoluaient sous l'eau avec une aisance déconcertante.

S'ils nagent avec une telle facilité, c'est qu'ils savent exactement où ils vont. En effet, leur vision sous-marine est si nette qu'ils retrouvent sans difficulté le moindre objet tombé au fond de l'eau.

La scientifique s'est demandé pourquoi ces enfants avaient une vision sous-marine aussi précise que celle des dauphins. En effet, sous l'eau, un homme voit d'ordinaire les choses de manière floue.

Elle s'est alors aperçue que ces enfants Moken étaient capables de rétrécir au maximum leurs pupilles et de modifier le cristallin, qui est en quelque sorte la lentille de l'œil.

Ce sont ces deux adaptations qui permettent à ces enfants de voir aussi clairement sous l'eau que sur terre.

Une faculté qui s'apprend

Pour se faire une idée plus précise de la vision sous-marine de ces enfants Moken, la chercheuse a voulu mesurer les capacités d'enfants européens. Elle a alors constaté que leur vision sous-marine était deux fois moins précise.

Cependant, elle a pu démontrer que cette faculté à bien voir sous l'eau pouvait s'acquérir. Au bout d'un mois d'apprentissage, en effet, ces enfants ont réussi à améliorer leur vision sous-marine.

Plus surprenant, ils conservaient cette faculté plusieurs mois après la fin de l'expérience, et sans avoir eu l'occasion de nager sous l'eau. En revanche, leurs yeux étaient sensibles à l'irritation, au contraire de ceux des enfants Moken.

La scientifique suédoise a aussi remarqué que, chez les Moken, les adultes ne bénéficiaient pas d'une vision sous-marine aussi claire. Cela tiendrait peut-être au cristallin qui, avec l'âge, deviendrait moins flexible.

Pour l'instant, les mécanismes par lesquels les enfants parviennent à accommoder leur vision sous l'eau demeurent mal connus.

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Les scientifiques savaient que des "ouragans spatiaux" se formaient dans la haute atmosphère de la Terre. L'un d'entre eux vient d'être observé pour la première fois. Mais en quoi consiste ce phénomène ?

Un phénomène lié aux mouvements du vent solaire

Ce n'est pas sans raison qu'on parle d'"ouragans spatiaux". En effet, ce phénomène présente quelques similitudes avec ceux qui se forment au-dessus des océans.

Ici, la dépression est remplacée par le vent solaire. Celui-ci est composé d'un plasma, fait d'électrons, de protons et d'ions, c'est-à-dire d'atomes ayant perdu un ou plusieurs électrons.

Ce vent forme des bras en forme de spirales qui, comme dans le cas des ouragans classiques, tournent autour d'une zone calme. Ce déplacement circulaire s'effectue, à grande vitesse, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

Ces ouragans spatiaux seraient en relation avec les aurores boréales et ne se manifesteraient que dans des conditions de vent solaire très calmes. Ces tempêtes solaires, qui peuvent s'étendre sur 1.000 kilomètres, naîtraient des échanges d'énergie entre le vent solaire et les particules chargées, présentes dans la haute atmosphère.

De nouvelles observations devraient permettre de mieux connaître un phénomène qui est sans doute très fréquent.

Un ouragan différent, peu dangereux pour la Terre

Si la forme de ce phénomène fait penser aux ouragans terrestres, il en diffère cependant par de nombreux points. En premier lieu, il se produit à des altitudes bien supérieures.

En effet, un ouragan spatial se forme au-dessus de l'ionosphère, une couche de l'atmosphère qui s'élève entre 60 et 1.000 kilomètres au-dessus de la Terre. Par ailleurs, cette tempête n'est à l'origine d'aucune précipitation, mais produit des électrons chargés d'énergie.

Ces ouragans ne se forment pas non plus de la même façon. Un cyclone tropical est alimenté par l'air humide montant de l'océan, alors que, dans le cas de la tempête spatiale, on peut plutôt parler de poussée vers le haut.

Un ouragan spatial a souvent une taille impressionnante et il dégage une énorme énergie. Malgré tout, il ne représente pas un réel danger pour notre planète, même s'il peut parfois brouiller certains systèmes de communication.

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Comme tous les cours d'eau traversant des régions industrielles et de grandes agglomérations, la Tamise est un fleuve très pollué. Et pourtant, elle abrite une faune abondante, dont trois espèces de requins.

Trois espèces de requins dans la Tamise

La pollution y avait atteint un tel degré que, à la fin des années 1950, les eaux de la Tamise avaient été déclarées zones "biologiquement mortes".

Et pourtant, on vient de recenser trois espèces de requins dans le fleuve anglais. Il s'agit du requin hâ, de l'émissole tachetée et du requin épineux. Ce dernier tire son nom des épines qui se trouvent à l'avant de sa nageoire dorsale.

Si un baigneur s'y pique, il peut ressentir de vives douleurs. Mais ce requin ne semble pas agressif, puisqu'on n'a signalé pour l'instant aucune attaque contre l'homme.

En tous cas, ce requin épineux est l'un des rares poissons venimeux à évoluer dans les cours d'eau anglais. Et, s'il est précieux à plus d'un titre, c'est qu'il appartient à une espèce en voie d'extinction.

Un fleuve de nouveau accueillant à la faune

Voilà peu, la Tamise était considérée comme une rivière très polluée. En effet, les niveaux de nitrate, provenant des rejets des usines et des eaux usées de Londres, y étaient très élevés. Sans parler des concentrations de phosphore ou de la pollution par les plastiques.

Mais des progrès ont été faits dans le traitement des eaux usées. De même des milieux naturels, comme les marais salés de l'estuaire de la Tamise, ont été restaurés.

Ces mesures ont permis le retour de nombreuses espèces animales. Ainsi des associations ont dénombré, en plus de celle des requins, la présence, dans le fleuve, de plus de 90 espèces d'oiseaux et d'environ 4.000 phoques.

On y a aussi découvert des anguilles et des hippocampes. la Tamise retrouve donc peu à peu toute la richesse d'un milieu propre à attirer une faune variée. Mais, outre la pollution, le fleuve est menacé par les conséquences du réchauffement climatique.

En effet, le niveau de la mer s'élève et la température de l'eau augmente. Est-ce pour cela que le nombre d'espèces d'oiseaux a déjà diminué ?

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La pandémie de Covid-19 a eu un effet inattendu : en limitant les activités humaines, elle a réduit ce que les spécialistes appellent le "bruit sismique". Moins gênés par ces interférences, les scientifiques ont pu percevoir des phénomènes sismiques de faible ampleur.

Un bruit sismique plus modéré

Le "bruit sismique" désigne les vibrations produites par des phénomènes naturels, comme les vagues, et l'activité humaine. Ces ondes peuvent être provoquées par le trafic routier ou ferroviaire ou même par les pas de piétons marchant près des sismomètres, ces appareils destinés à enregistrer les vibrations.

Or, les confinements qui ont été décidés pour freiner l'épidémie, et notamment le premier d'entre eux, mis en place dans plusieurs pays au premier trimestre 2020, ont entraîne une forte réduction de ce bruit sismique.

À Paris, les sismomètres ont enregistré une diminution de près de 40 % du bruit sismique. On note également une réduction comprise entre 30 et 50 % dans la capitale belge. On observe le même phénomène partout où des mesures de confinement ont été prises.

Et du fait des restrictions de déplacement, les différences, en termes de bruit sismique, sont moins marquées que d'habitude entre le jour et la nuit ainsi qu'entre la semaine et le week-end.

Une meilleure détection des petits séismes

Le bruit sismique lié à l'activité humaine produit une sorte de bourdonnement permanent, qui, en temps ordinaire, empêche les sismologues de percevoir certains phénomènes.

Or la réduction de ces vibrations, due à la mise en place des confinements, a permis aux spécialistes de repérer la présence de petits séismes. La détection de ces mouvements de très faible magnitude pourrait permettre de mieux comprendre la structure et l'évolution de certains reliefs.

Grâce à la la diminution du bruit sismique, il serait également plus facile de repérer les répliques d'un tremblement de terre. Elle réduirait aussi le nombre de séismes provoqués par des activités humaines, comme le forage pétrolier.

Mais les confinements sont des mesures exceptionnelles et ils ne durent pas très longtemps. Les scientifiques ne pourront donc pas compter sur une réduction significative et durable du bruit sismique pour parfaire leur connaissance des secousses du sol.

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