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L’odyssée de la matière (par Jacques Livage)
/ Pascal CECCALDI, Lycée d’Etat Jean Zay - Internat de Paris
/ 04-03-2014
/ Canal-u.fr
LIVAGE Jacques
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L’ODYSSÉE DE LA MATIÈREpar Jacques LIVAGEComment la matière divisée, puis condensée et organiséeest devenue vivante puis pensante ? L’aventure de la matière a commencé il y a près de 14 milliards d’années lorsque, quelques minutes après le big-bang, les premières particules élémentaires, les quarks, sont apparues. Au sein d’un univers en expansion, elle a conduit à la formation des atomes, des molécules, de la poussière interstellaire, puis des astres et des galaxies. Au cours de ce périple, la matière divisée des origines s’est progressivement condensée et complexifiée pour conduire à l’univers tel que nous le connaissons aujourd’hui. Certains processus ont été particulièrement rapides, les noyaux atomiques par exemple, se sont formés au cours des premières minutes, tandis que d’autres sont issus d’une longue maturation. Il a fallu attendre plus de 300.000 ans pour que se forment les premiers atomes et neuf milliards d’années pour que naisse la Terre. La longue histoire de la matière a conduit à la formation des roches minérales et des molécules organiques. Sur notre planète, elle a donné naissance à la matière vivante et même à la matière pensante. Comment la chimie, science de la matière, permet de décrire cette aventure ? C’est ce que nous allons tenter de montrer au cours de cet exposé. Pendant des siècles, on a pensé que la matière était constituée des quatre éléments d’Aristote, la terre, l’eau, l’air et le feu. Ce n’est qu’au XVIIIe siècle que l’on a montré que, comme le prédisait Démocrite, elle était formée d’atomes. Pendant plus d’un siècle, les chimistes se sont attachés à découvrir de nouveaux éléments. C’est ainsi qu’au cours de ses travaux sur la combustion, Lavoisier mit en évidence l’existence de l’oxygène mettant ainsi fin à la théorie du ‘phlogistique’ [1]. À la fin du XIXe siècle, avec l’établissement du tableau périodique des éléments, le chimiste disposait enfin des briques nécessaires pour transformer la matière. Deux éléments, le silicium et le carbone, vont nous permettre de comprendre comment s’est formée la matière. Le premier, le silicium, a conduit à la formation des roches. La silice et les silicates représentent 90% des minéraux de la croûte terrestre. Le second, le carbone a conduit aux molécules organiques qui ont donné naissance au vivant. Le secret de cette évolution réside dans l’auto-organisation. Les atomes ne sont pas indépendants les uns des autres. Ils s’attirent mutuellement via la liaison chimique et se lient dans l’espace selon des règles bien définies. Ainsi, selon Niels Bohr, les électrons gravitent autour du noyau en se répartissant sur des couches successives. Les électrons qui occupent la dernière couche, dite ‘couche de valence’, jouent un rôle privilégié car ils sont susceptibles d’interagir avec les atomes voisins pour former une liaison chimique. Le silicium, comme le carbone possèdent quatre électrons de valence ce qui les conduit à former quatre liaisons chimiques, d’où la tétravalence caractéristique de ces deux éléments. C’est ainsi que, dans les silicates, l’atome de silicium se lie à quatre atomes d’oxygène. Selon l’enchainement des tétraèdres [SiO4] on obtient des fibres d’amiante, des feuillets d’argile ou des cristaux de quartz. Dans tous les cas, l’enchainement peut se poursuivre à l’infini donnant des solides qui constituent l’essentiel des matériaux que nous utilisons pour élaborer des verres ou des céramiques. Le carbone a un comportement légèrement différent. Il est capable de former des doubles liaisons carbone-carbone. Cela limite le nombre de voisins auxquels il se lie. On passe ainsi du cristal de diamant dans lequel chaque atome de carbone est lié à quatre voisins aux feuillets de graphite dans lesquels il n’en a plus que trois. De nouvelles formes du carbone ont été mises en évidence au cours des dernières décennies ; graphène, nanotubes, fullerène... Toute la richesse de la chimie organique est liée à l’aptitude du carbone à former des doubles ou triples liaisons conduisant ainsi à la formation de molécules plutôt que de solides. C’est toute la richesse de la synthèse organique initiée par Marcelin Berthelot dans son ouvrage La chimie organique fondée sur la synthèse paru en 1860. L’homme enfin avait vaincu la ‘force vitale’ et devenait capable de transformer la matière et même d’en créer de nouvelles formes. Sera-t-il capable de recréer la vie ? C’est là le pari de la ‘biologie de synthèse’ qui a pour objet de synthétiser les molécules du vivant et de les associer pour former une protocellule, première forme de vie sur terre ![1] Terme savant forgé sur le grec phlogiston « inflammable » et phlox « flamme », pour désigner une hypothétique substance fluide qu’on croyait être constitutive de la chaleur et qui aurait expliqué le phénomène de la combustion. Terme savant forgé sur le grec phlogiston « inflammable » et phlox « flamme », pour désigner une hypothétique substance fluide qu’on croyait être constitutive de la chaleur et qui aurait expliqué le phénomène de la combustion. Mot(s) clés libre(s) : fullerène, tableau périodique des éléments, Mendeleïev, Marcelin Berthelot, carbone, oxygène, hydrogène, chimie douce, silicium, histoire de la matière
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L'univers a-t-il une forme ?
/ ENS Lyon Groupe Séminaires, ENS Lyon CultureSciences-Physique, Catherine Simand
/ 25-04-2007
/ Unisciel
Lehoucq Roland
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Une conférence de Roland Lehoucq, astrophysicien au service
d'astrophysique du CEA de Saclay. Un voyage aux frontières de la cosmologie, de la
géométrie, de la topologie, de l'astrophysique... En route pour la topologie
cosmique ! Mot(s) clés libre(s) : cosmologie, topologie, topologie cosmique, astrophysique, forme de l'univers, infini, géométrie, géométrie sphérique, géométrie euclidienne, géométrie hyperbolique, espace de Poincaré, dodécaèdre, fond diffus cosmologique, modèle de concordance, courbure de l'univers, rayonnement cosmologique, expansion, univers en expansion, satellite COBE, WMAP, cercles corrélés, isotropie de l'univers, rayonnement infra-rouge, espaces multiconnexes
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Voir et étudier les poumons avec l'hélium polarisé
/ UTLS - la suite
/ 25-10-2002
/ Canal-U - OAI Archive
LEDUC Michèle
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Depuis quelques années se développe aux Etats Unis et en Europe une nouvelle méthode non invasive pour étudier certaines pathologies des poumons. Elle est fondée sur l'imagerie par résonance magnétique (IRM) utilisant du gaz d'hélium 3 inhalé par le patient et préalablement polarisé par pompage optique. La polarisation nucléaire dans un gaz d'hélium 3 peut atteindre 80% avec les techniques existantes et les sources laser actuelles. Ceci correspond à une « hyperpolarisation » considérable, 105 fois plus grande que les polarisations thermiques obtenues dans les champs magnétiques élevés de l'IRM standard. Ce gaz hyperpolarisé peut être utilisé comme source de signaux de résonance magnétique nucléaire (RMN) avec un excellent rapport signal sur bruit. Parmi toutes les applications que ceci suggère dans des disciplines diverses, la possibilité de faire l'image des voies aériennes des poumons a immédiatement suscité un intérêt considérable. En effet l'IRM conventionnelle, fondée sur les protons des tissus, ne peut pas fournir d'image des espaces creux, ni même des tissus du parenchyme pulmonaire. L'hélium « hyperpolarisé » apparaît ainsi comme un outil clinique très prometteur. Il fournit des images de très bonne résolution et renseigne sur la ventilation des voies respiratoires : il donne accès à des images statiques pendant que le patient retient son souffle, à la dynamique de la ventilation pendant l'inspiration et l'expiration et aussi à l'imagerie fonctionnelle. Il permet des études sur l'asthme, l'emphysème, l'obstruction chronique des voies respiratoires, en particulier chez les grands fumeurs, et donne des informations précieuses en cas de chirurgie ou de greffe du poumon. Actuellement se déroulent simultanément des études cliniques sur des malades, des travaux sur des modèles animaux et des développements technologiques visant à adapter les méthodes optiques de polarisation du gaz à un environnement médical. Ces études très pluridisciplinaires associent étroitement physiciens, ingénieurs de la résonance magnétique, radiologues et médecins. Dans cette conférence on rappellera les principes de l'IRM conventionnelle, on expliquera la méthode du pompage optique pour l'hyperpolarisation nucléaire de l'hélium, on décrira les particularités de l'IRM avec hélium, on montrera des images pulmonaires statiques et dynamiques de volontaires sains et de patients atteints de diverses pathologies. Les potentialités cliniques futures seront enfin discutées. Mot(s) clés libre(s) : hyperpolarisation de l'hélium, imagerie médicale, imagerie par résonance magnétique, IRM, pathologie des poumons, physique atomique, polarisation nucléaire, pompage optique
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Les neutrinos, des particules surprenantes
/ Université Pierre et Marie Curie-Paris 6, UTLS - la suite
/ 18-06-2004
/ Canal-U - OAI Archive
LASSERRE Thierry
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Les neutrinos sont des particules élémentaires intéragissant très peu avec la matière. Depuis 70 ans ils jouent un rôle prépondérant en physique des particules. Les progrès de ces dernières années ont été époustouflants, sinon surprenants. Nous savons désormais que les neutrinos sont massifs! Je reprendrai pas à pas l'épopée des neutrinos pour dévoiler comment plusieurs générations de physiciens ont révélé les secrets de ces particules fantomatiques, et utilisé les neutrinos pour sonder à la fois l'infiniment petit et l'infiniment grand. J'insisterai sur les développements expérimentaux récents et je discuterai finalement des recherches actuelles. Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, Big Bang, cosmologie, fermion, interaction électromagnétique, lepton, mécanique quantique, modèle standard, neutrino, oscillation, particule élémentaire, Pauli, physique des particules, radioactivité, univers
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Territoires de l'innovation et de la compétitivité en région PACA : le
projet ITER, de l'international au local
/ Sylviane Tabarly, ENS Lyon CultureSciences-Physique, Catherine Simand
/ 26-01-2009
/ Unisciel
Languillon-Aussel Raphëlle
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Un lien vers un article du site Géoconfluences consacré à l'impact du
projet ITER (International tokamak experimental reactor) sur la région de Manosque et de
façon plus large sur la région PACA. Le point de vue de géographes sur un projet qui n'est
pas seulement une aventure scientifique et technique. Mot(s) clés libre(s) : fusion, fusion nucléaire, fusion thermonucléaire, iter, fusion magnétique, tokamak, tritium, deutérium, tore magnétique, Manosque, Cadarache
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Le big-bang
/ Mission 2000 en France
/ 04-07-2000
/ Canal-U - OAI Archive
LACHIEZE-REY Marc
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Notre cosmologie décrit l'univers (sa structure et son évolution) par les modèles de big-bang, en rupture par rapport aux conceptions des siècles et des millénaires passés, en opposition avec le mythe d'un univers éternellement identique à lui-même. Je montrerai le cheminement des idées et des résultats d'observations qui ont mené notre pensée vers ces modèles. Je détaillerai leurs fondements, principes et théories. Je montrerai comment les résultats actuels des observations, y compris les plus récents, y conduisent irrémédiablement. J'exposerai leurs principales caractéristiques, en soulignant ce qui les distingue des conceptions antérieures. J'indiquerai enfin quelques unes des voies de recherche actuelles à leur sujet. Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, Big Bang, cosmologie, espace-temps, expansion de l'univers, fond diffus cosmologique, galaxie, physique quantique, recombinaison, relativité générale, univers
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La matière des infinis
/ Charles-Henri Eyraud, ENS Lyon CultureSciences-Physique, Gabrielle Bonnet
/ 23-03-2004
/ Unisciel
Lachièze-Rey Marc
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Une conférence de Marc Lachièze-Rey, Astrophysicien au DAPNIA, CEA
de Saclay. Découvrez l'histoire de notre compréhension de l'infini de l'Antiquité
grecque à nos jours. Que sait la science à ce sujet aujourd'hui ? Connaît-on la
courbure de l'univers ? Que dit la théorie des cordes ? Autant de questions
auxquelles l'orateur s'est efforcé de répondre de manière accessible. Mot(s) clés libre(s) : infini, courbure de l'espace-temps, théorie des cordes, expansion de l'univers, nébuleuse, relativité
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Le proton nous enterrera tous
/ Jean-François Dars (CNRS Images), Anne Papillault (CNRS Images), CEA - Commissariat à l'Énergie Atomique, CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique
/ 01-01-1985
/ Canal-U - OAI Archive
Laberrigue-Frolow Jeanne
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Des physiciens des particules du CNRS et du CEA, en collaboration avec des laboratoires de recherche allemands, tentent une expérience dans le but d'observer la désintégration naturelle d'un proton, auquel est attribué une durée de vie moyenne de 1032 années, durée absolument gigantesque. Cet événement, s'il se produisait, renforcerait les théories de l'unification des forces. Au laboratoire souterrain de Modane, les équipes fabriquent un appareillage constitué de couches de plaques de fer (riches en protons peu chers) alternant avec des détecteurs (compteurs Geiger, montés au Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire d'Orsay, et chambres à plasma, fabriquées dans les ateliers du Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay). Cet équipement sera protégé des particules cosmiques par le tunnel de Fréjus. Des physiciens expliquent la construction de l'appareillage ainsi que le rôle de l'expérience dans le contexte des recherches menées pour découvrir la structure et les transformations de la matière.GénériqueRéalisateurs : Jean-François Dars (CNRS Images) et Anne Papillault (CNRS Images) Auteur : Jeanne Laberrigue-Frolow (CNRS) Production : CNRS et CEA Diffuseur : CNRS Images. www.cnrs.fr/cnrs-images/ Mot(s) clés libre(s) : chambre à plasma, désintégration, détecteur, force électromagnétique, force faible, force forte, gravitation, interactions élémentaires, physique des particules, proton, tube Geiger
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De la lumière laser aux atomes ultrafroids
/ Laboratoire Kastler Brossel, ENS Lyon CultureSciences-Physique, Gabrielle Bonnet
/ 31-08-2002
/ Unisciel
L'équipe "atomes ultrafroids", Cohen-Tannoudji Claude
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Les lasers, le refroidissement d'atomes par laser et leurs
applications (horloges atomiques ultraprécises, interférences atomiques, condensat
de Bose-Einstein...) expliqués par l'équipe du prix Nobel 1997, Claude
Cohen-Tannoudji. Mot(s) clés libre(s) : laser, Claude Cohen-Tannoudji, atomes froids, horloges atomiques, interférences atomiques, condensation de Bose-Einstein
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Le temps et sa flèche
/ UTLS - la suite, Mission 2000 en France
/ 06-07-2000
/ Canal-U - OAI Archive
KLEIN Etienne
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Conférence du 6 juillet 2000 par Etienne Klein. Chacun comprend de quoi nous voulons parler lorsque nous prononçons le mot temps, mais personne ne sait vraiment quelle réalité se cache derrière lui. Si le mot est clair, la chose ne l'est pas, qui se perd dans les brumes dès qu'on tente de la saisir. Pourtant les sciences, en particulier la physique, interrogent sans relâche la nature et les propriétés du temps. Quel statut faut-il lui donner ? S'écoule-t-il de façon régulière ? Est-il réversible ? Comment est-il relié à l'espace ? Peut-on concilier temps physique et temps psychologique ? Nous verrons comment chacune des révolutions qui ont agité la physique a remis en cause notre représentation du temps et des liens qu'entretient ce dernier avec l'espace et la matière. Mot(s) clés libre(s) : charge, épistémologie, espace, flèche du temps, interaction faible, matière, parité, philosophie des sciences, physique des particules, physique quantique, symétrie CPT, temps, théorie de la relativité
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