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Dossier – La synesthésie

Mathieu
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Dossier – La synesthésie

Qu’est-ce que la synesthésie ?

Synesthésie

  • La synesthésie est un phénomène neurologique par lequel deux ou plusieurs sens sont associés.
  • La synesthésie est une fusion de sensations, de percéptions et d’émotions.
  • Par exemple:
    • les lettres de l’alphabet ou nombres peuvent être perçus colorés (synesthésie graphèmes→ couleurs).
    • les nombres sont automatiquement et systématiquement associés avec des positions dans l’espace (synesthésie numérique).
    • les nombres, jours de la semaine, mois de l’année évoquent des caractères de personnalité (synesthésie de personnification).
    • la musique et d’autres sons peuvent être perçus colorés, ou ayant une forme particulière.
  • La synesthésie impliquant des formes et couleurs est plutôt répandue, alors que la synesthésie impliquant des goûts et odeurs est plutôt rare.
  • Une personne atteinte de synesthésie est appelée synesthète.
  • Bien que ce phénomène capta pour la première fois l’intérêt de la communauté scientifique au XIXème siècle, c’est seulement à partir de 1980 que les scientifiques commencèrent à réexaminer sérieusement ce phénomène fascinant.
  • Une synesthésie d’origine neurologique (involontaire) concernerait une personne sur 23, soit environ 4 % de la population.
  • Concernant l’origine de la synesthésie, il y aurait un facteur génétique probable, la synesthésie semble se transmettre par hérédité.
    • Il y a eu des cas de vrais jumeaux dans lesquels un seul jumeau était synesthète.
    • La synesthésie peut aussi sauter des générations dans une famille.
    • De plus, il est commun que les synesthètes d’une même famille présentent différents types de synesthésie, ce qui suggère que le gène ou les gènes impliqués dans le développement de la synesthésie n’entraînent pas des types spécifiques de synesthésie.
  • Se remémorant une expérience de son enfance, la synesthète Patricia Lynne Duffy écrivait :
    • « Un jour, je dis à mon père, “Je viens de me rendre compte que pour écrire la lettre “R”, tout ce que j’ai à faire est de dessiner un “P”, et ensuite une ligne partant de sa boucle.” Et j’étais tellement surprise de constater que je pouvais transformer une lettre jaune en une lettre orange, juste en ajoutant une ligne. »

Les différents types de synesthésie

 

Synesthesie_Musique_Couleur

  • Du fait de la grande variété de types de synesthésies, les chercheurs ont adopté une convention indiquant le type de synesthésie en utilisant la notation x → y, dans laquelle x est le déclencheur de l’expérience synesthétique, et y est l’expérience additionnelle.
    • Par exemple, percevoir les lettres et nombres (graphèmes) en couleurs indiquerait une synesthésie graphèmes → couleurs.
    • De la même façon, lorsque des synesthètes voient des couleurs et mouvements en écoutant de la musique, il s’agit d’une synesthésie sons → couleurs, mouvements.
  • Alors que presque toutes les combinaisons de sens sont théoriquement possibles, certaines catégories de synesthésie sont plus répandus que d’autres.
  • On classe la synesthésie en différents types:
    • Synesthésie graphèmes → couleurs:
      • Il s’agit d’un des types de synesthésie les plus répandus.
      • Les lettres individuelles de l’alphabet, ainsi que les nombres sont “teintés” d’une certaine couleur.
      • Deux synesthètes ne vont pas rapporter forcément les mêmes couleurs pour toutes les lettres et nombres, cependant des études montrent que certaines tendances se répètent (par exemple, la lettre A est souvent rouge chez les synesthètes anglophones).
      • Pour un synesthète graphèmes → couleurs:
        • si on lui demande de fermer les yeux et on lui récite rapidemment une suite de chiffres, il visualisera un arc-en-ciel.
        • les lettres d’un texte formeront aussi un arc-en-ciel lorsqu’il le lit.
      • La synesthésie graphèmes → couleurs paraît plus forte dans l’usage d’une langue dont l’orthographe est phonétique (breton, espagnol, allemand, etc.) plutôt que dans d’autres où les sonorités d’une lettre varient suivant son contexte (anglais) ou si les combinaisons de lettres modifient la sonorité (français, ex “ho” et “eau”).
      • On a aussi remarqué dans ce type de synesthésie que certaines personnes voient le chiffre arabe dans une certaine couleur, mais pas le chiffre romain correspondant.
      • Il semble donc que ce soit la forme écrite expressément qui fasse surgir la couleur.
    • Synesthésie musique → couleurs:
      • Dans ce cas, des couleurs sont perçues en réponse à des sons.
      • Les synesthètes rapportent rarement les mêmes couleurs pour des tons donnés (pour un synesthète, un la dièse peut être rouge ; pour un autre synesthète, il sera vert).
      • Cependant, les synesthètes sont constants : testé des mois plus tard, un synesthète va rapporter les mêmes expériences qu’il avait précédemment rapportées.
      • Les synesthètes musique → couleurs, à la différence des synesthètes graphèmes → couleurs, rapportent souvent que les couleurs se modulent, ou se déplacent dans leur champ de vision.
    • Synesthésie numérique:
      • Il s’agit d’une carte mentale des nombres qui apparaît automatiquement et involontairement lorsque le synesthète en question pense à des nombres ou des unités temporelles.
      • Ainsi, les nombres peuvent être alignés selon un axe montant, et les mois de l’année peuvent former un demi-cercle.
      • Le synesthète va alors faire des associations numériques/spatiales.
      • Il a été suggéré que ces “cartes numériques” sont le résultat d’une activation croisée entre les régions du lobe pariétal qui sont impliquées dans la cognition numérique et spatiale. Les chercheurs en cognition numérique ont commencé à explorer ce type de synesthésie pour les aperçus qu’il peut donner sur les mécanismes neurologiques des associations numériques/spatiales présentes inconsciemment en chacun de nous.
    • Synesthésie lexicale → gustative:
      • Un type peu répandu de synesthésie.
      • Les mots individuels ainsi que les phonèmes du langage parlé évoquent des sensations de goûts dans la bouche.
      • À chaque fois que ce type de synesthète entends, lis, ou pense à des mots/syllabes, il perçoit une sensation de goût immédiate et involontaire sur sa langue.
      • Le synesthète qui entend un son ressentira des goûts sur la langue (salé, amer, sucré…).
      • Ces associations de goût très spécifiques ne changent jamais et restent les mêmes.
      • On s’est rendu compte que les associations synesthétiques sont conditionnées par l’alimentation du sujet lors de son enfance. Par exemple, le synesthète James Wannerton n’a pas de perceptions synesthétiques impliquant du café ou du curry, alors qu’il en prend régulièrement à l’âge adulte. Par contre, il expérimente des perceptions synesthétiques gustatives de certaines marques de céréales et bonbons qui ne sont plus vendus à l’heure actuelle, mais qu’il mangeait assez régulièrement dans son enfance.
    • Synesthésie de personnification:
      • La personnification ordinale/linguistique est un type de synesthésie dans lequel des séquences, comme les nombres, les jours de la semaine, les mois et lettres sont associés avec des caractères de personnalité.
      • La lettre “T” est généralement peu charitable; le “U” est une chose sans âme; le “4” est honnête; au “3” on ne peut pas lui faire confiance; le “9” est sombre; le “I” est parfois angoissé, même s’il est plutôt enjoué; le “J” est un homme, blagueur à première vue, mais avec une forte personnalité; le “K” est une femme, silencieuse et responsable.
      • Pour certaines personnes, outre les séquences de nombres ou de lettres, les objets sont parfois imbibés de personnalité, ce qui est parfois comparé à une forme d’animisme.
    • Autres formes plus rares de synesthésie:
      • Cas du synesthète qui touche un texture particulière et ressent une émotion:
        • Le denim des jeans, de la tristesse extrême.
        • Une pelure d’orange, un choc.
        • De la soie, le calme.
        • Du papier de verre, de la culpabilité.
        • Du papier de verre plus épais, la sensation de raconter un mensonge.
  • Malgré ces cas généraux qui permettent la définition du phénomène de la synesthésie, on ne doit cependant pas oublier que les expériences individuelles varient de nombreuses façons:
    • Certains synesthètes graphèmes → couleurs déclarent que leurs couleurs semblent “projetées” à l’extérieur.
    • D’autres déclarent que leurs couleurs sont perçues “dans leur tête”.
    • Certains synesthètes déclarent que leurs voyelles sont davantage colorées, alors que pour d’autres il s’agit des consonnes.

Etudes neurologiques

 

Synesthésie Mot Couleur

  • Il n’existe pas encore de concensus au sein de la communauté neuroscientifique pour expliquer le fonctionnement neurologique de la synesthésie.
  • Les différents types de synesthésie ne facilitent non plus pas la tâche pour mettre en place une explication globale.
  • Le neurologue Ramachandran est un des pionniers dans l’étude des différentes formes de synesthésie.
    • Il réalisa une expérience très simple et ingénieuse afin d’explorer la perception des synesthésies.
    • Sur une image présentée durant moins d’une demi-seconde sur un écran d’ordinateur, il y a un mélange de chiffres 5 et de chiffres 2.
    • Le chiffre 2 étant imprimé comme une image en miroir exacte du 5.
    • Mais les chiffres 2 sont disposés sur l’écran d’un manière particulière par rapport au chiffre 5, ils sont disposés de telle manière qu’ils dessinent entre eux une forme particulière, soit un cercle ou soit un triangle.
    • Dans un temps très court (1 demi-seconde), il n’est pas possible de distinguer et reconnaître sur une image des formes globales composées par des chiffres.
    • Personnes non-synesthétiques:
      • En 1 demi-seconde, les personnes non-synesthésiques répondent au hasard, cercle ou triangle, et se trompent une fois sur deux.
      • En revanche si on colore les chiffres 2,  la forme qu’ils dessinent ensemble, cercle ou triangle, saute aux yeux.
      • L’être humain groupe automatiquement les couleurs.
      • Lorsque les chiffres 2 sont colorés, les personnes non-synesthétiques répondent correctement cercle ou triangle dans 80%-90% des cas.
    • Personnes synesthétiques:
      • Lorsqu’on présente à des personnes ayant une synesthésie les chiffres non colorés, elles répondent correctement de 80%-90% des cas.
      • Elles ne colorent pas mentalement des chiffres qu’elles auraient d’abords reconnus à leur forme, noir sur blanc, elles voient réellement ces chiffres en couleur.
      • Il semble s’agir d’un véritable phénomène de perception sensorielle.
      • Parfois elles peuvent même détecter la forme globale, cercle ou triangle, avant même d’avoir perçu la couleur, ce qui suggère que la couleur est perçue de manière inconsciente.
  • Dans le cas de la synesthésie graphèmes → couleurs, on évoque le fait que les régions du cerveau impliquées dans l’identification de la forme des lettres et des chiffres sont adjacentes à la région impliquée dans le traitement des couleurs (aire V4).
  • L’expérience additionnelle de voir des couleurs en regardant des graphèmes peut être due à une activation croisée de ces régions (cross activation).
  • La vision d’un chiffre écrit noir sur blanc active donc chez les personnes synesthétiques non seulement l’air de la reconnaissance des chiffres, mais aussi l’aire V4 de la percéption des couleurs.
  • Cas du synesthète qui ne voit pas certaines couleurs:
    • Dans la rétine de l’oeil, on trouve des cellules en forme de cônes réceptrices à la lumière et qui contiennent des pigments qui permettent de détecter les couleurs.
    • Trois types de pigments, l’un répond au rouge, l’autre au vert, et le troisième au bleu.
    • Il existe des personnes chez qui un ou deux de ces pigments sont absents depuis la naissance, elles ne distinguent alors pas certaines couleurs.
    • L’une de ces personnes qui ne percevait pas toutes les couleurs et qui avait aussi une synesthésie chiffre → couleur voyait certains chiffres dans des couleurs qu’elle n’avait jamais vu dans son environnement et dans le monde qui l’entoure.
    • Comment peut-on voir sur des chiffres écrits en noir sur un fond blanc des couleurs auxquelles la rétine est incapable de répondre?
    • La rétine de cette personne ne pouvait répondre à certaines longueurs d’onde de la lumière en raison de l’absence du pigment correspondant.
    • Mais dans son cerveau l’aire V4 qui recompose les couleurs en réponse aux influx nerveux reçus de la rétine était intacte.
    • Cette aire V4 des couleurs était activée, non pas par les influx nerveux provenant de la rétine, mais par la vision de la forme des chiffres (liée à l’aire de reconnaissance des forme des chiffres et des lettres).
    • Ce lien entre la forme des chiffres et leur couleur révèle la capacité du cerveau à inventer des couleurs, à les faire surgir indépendemment des influx nerveux envoyés par la rétine.
    • Certaines couleurs invisibles par la rétine ne naissent pas des longueurs d’onde de la lumière, mais de la forme de chiffres écrits en noir sur blanc !
    • Ce phénomène nous amène à nous poser la question suivante:
      • Comment expliquer à quelqu’un qu’on voit une couleur qui n’est renvoyée par aucun objet autour de soi, sauf par un chiffre que l’autre personne voit en noir sur blanc?
      • Comment expliquer la couleur de cette couleur à qui ne la voit pas?
    • Ramachandran nous dit aussi que:
      • Les synesthésies provoquent chez la plupart des personnes qui les ressente de la joie, du plaisir.
      • Elles sont pour ces personnes une richesse, elles sont comme un sens supplémentaire.
      • Certaines personnes ayant fait une dépression ont perdu temporairement leur faculté de synesthésie.
      • Leur monde leur a semblé alors plus triste, plus plat, plus vide, plus banal…

Conclusion

  • Quelques synesthètes célèbres:
  • Comme le mentionne le neurologue Ramachandran, les personnes vivant une synesthésie font du monde qui nous paraît ordinaire, une expérience extraordinaire:
    • elles semblent habiter un étrange territoire, un no man’s land entre réalité et imaginaire.
    • elles peuvent voir des sons, goûter des couleurs, entendre des formes ou toucher des émotions.

Synesthésie Piano

Sources:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Synesth%C3%A9sie

http://sites.radiofrance.fr/franceinter/em/sur-les-epaules-de-darwin/commentaire.php?id=101280

Podcast science 32 – Ionisez votre pop-corn!

Podcast Science
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Podcast science 32 – Ionisez votre pop-corn!

Salut la compagnie!

Cette semaine podcast en tandem, nous ne retrouverons notre ami Anh Tuan que dans une semaine ou deux

D’abord toutes les excuses d’Alan à Lucile pour avoir oublié à deux reprises de parler de son illustration du 1er avril qui était pourtant monstre cool! https://www.podcastscience.fm/illustrations/2011/04/01/illustration-1er-avril/

Ensuite, les feedbacks, inputs, compléments d’info de la communauté (nous avons essentiellement sélectionné des commentaires cette semaine, même s’il se passe toujours des trucs intéressants sur notre page facebook que nous vous invitons à aller voir de temps en temps):

Wouhou, avec quelques équations en plus, ça ferait une intro digne de certaines thèses que j’ai pu lire en la matière ! Vous avez juste oublié ça :http://arxiv.org/abs/astro-ph/0608407http://chandra.harvard.edu/press/06_releases/press_082106.htmlhttp://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2006/08/21/dark-matter-exists/et la petite vidéo : http://bit.ly/h1o0un la collision de 2 amas de galaxies observées de très près aux rayons X par Chandra.Comme la matière visible et l’anti-matière n’interagissent pas de la même façon, ils sont séparés par la collision, et on observe les lentilles gravitationnelles qui correspondent aux deux tas distincts…

“Concernant le sujet sur la Salamandre, Mathieu parle de l’axolotl comme étant un des très rare vertébrés à posséder la capacité de régénération à l’âge adulte et parle d’une propriété ancestrale conservée chez cet animal. Il parle également de la propriété accrue de capacités régénératrices chez les larves de la plupart des vertébrés. Et bien en fait, pour apporter ma pierre à l’édifice, on peut faire un rapprochement entre ces deux informations et le cas de l’axolotl sachant que cette salamandre a en fait un développement retardé, une propriété qu’on appelle dans le jargon scientifique, néoténie:
http://ssaft.com/Blog/dotclear/index.php?post/2009/04/06/La-n%C3%A9ot%C3%A9nie-de-l-axolotl
L’axolotl jouirait donc des propriétés accrues de régénération grâce à la néoténie, la conservation de propriétés juvéniles à l’âge adulte.
Bon, après, rien ne nous laisse imaginer que ces propriétés soient ancestrales aux vertébrés, mais je pense plutôt que ceux-ci ont émergés d’une branche du vivant qui possédait déjà les deux phases larve-adulte. Du coup, la propriété ancestrale concerne plutôt la régénération larvaire. “
Un écran à la Minority Report? Pas la peine d’attendre les applications du graphène pour l’obtenir… Johnny Chung Lee, et ses fantastiques applications avec une wiimote l’a fait:
http://ssaft.com/Blog/dotclear/index.php?post/2009/01/09/Johnny-Chung-Lee%3A-le-futur-au-bout-d-une-wiimote
et en particulier cette vidéo:
http://youtu.be/txtl51YDMYw
Pour résumer, il suffit d’une wiimote, d’un écran plasma, d’un peu de traffic informatique et surtout d’une idée de génie et hop, on fait mumuse comme Tom Cruise dans son salon
  • Podcast Science 7, toujours,  sur le test du miroir:

Pour continuer la liste des animaux réussissant le test du miroir, il y a aussi la pie:
http://scienceblogs.com/grrlscientist/2008/08/magpies_challenge_bird_brain_m.php
Et l’éléphant:
http://blogs.discovermagazine.com/notrocketscience/2008/09/28/elephants-recognise-themselves-in-mirror/
Et peut-être le chien?
http://www.npr.org/blogs/krulwich/2011/03/03/134167145/i-sniff-therefore-i-am-are-dogs-self-conscious
Cependant, il faut faire attention avec certaines de ces histoires et voir si il ne s’agit pas de mauvaises pratiques scientifiques, comme celles qui ont entachées l’université d’Harvard avec l’affaire de Marc Hauser:
http://www.nytimes.com/2010/08/14/education/14harvard.html?_r=1

Enfin, avant d’oublier, voici le lien sur le blog Tu mourras moins bête. Au menu: l’enfance perturbée des atomes instables, juste hilarant!

Les dossiers

La quote de Mathieu

Proposée par Taupo:

You never know where science will take you – Carl Sagan, Pale Blue Dot

Prochain enregistrement, le jeudi 21 avril si tout va bien. D’ici là, une excellente semaine!

Dossier – la radiation pour les nuls

Alan Vonlanthen
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Dossier – la radiation pour les nuls

Dossier d’Alan dans l’épisode #32.

Parmi les préoccupations, voire les obsessions, qui taraudent les humains depuis quelques dizaines d’années, les radiations arrivent souvent en pole position. C’est invisible, c’est parfois dangereux, on ne sait pas très bien ce que ça fait ni comment ni pourquoi et ça fait plutôt globalement peur… Du micro-ondes au wifi, des radiations cosmiques à Fukushima, nous allons essayer de distinguer les différents types de radiations, de voir ce qui est véritablement dangereux et pourquoi et comment on peut s’en protéger.

Si j’ai intitulé ce dossier “la radiation pour les nuls”, n’en prenez pas offense, chers poditeurs, c’est avant tout à moi que ça s’adresse. En toute honnêteté, j’ai eu pas mal de peine à le préparer tant mes connaissances de base en physique et en chimie sont proches de l’ignorance totale. Mais en même temps, je voulais comprendre de quoi il s’agit en évitant si possible de raconter n’importe quoi. Ce dossier est donc garanti à la portée de tous et particulièrement de celles et ceux qui ont courbé leurs cours de chimie et de physique à l’école.

Comme d’habitude, quelques définitions pour commencer

D’abord, il faut savoir qu’en français, on ne dit en principe pas “radiation” mais “rayonnement”. Ceci dit, les deux termes sont acceptés. Voici ce que nous raconte Wikipedia sur le rayonnement :

Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d’émission ou de transmission d’énergie impliquant une particule porteuse.

Transmission d’énergie. C’est tout. Mais ce n’est pas encore la fin du dossier 😉 S’il s’agit simplement de transmission d’énergie, pourquoi est-ce que cela nous fait si peur? Parce que dans certains cas, c’est effectivement dangereux.

Il existe deux grandes catégories de radiations / rayonnement: les radiations ionisantes et non-ionisantes. C’est là que tout se joue. Mais que signifie exactement ionisant ou non-ionisant?

On va reprendre un peu les fondamentaux: tout est fait d’atomes. En tout cas, la matière que nous connaissons est faite d’atomes. Le micro dans lequel je parle est fait d’atomes. Je suis fait d’atomes. Vous êtes faits d’atomes. L’air que nous respirons est fait d’atomes. Pour le moment, on va surtout retenir que notre ADN est fait d’atomes, c’est important, on va le voir tout de suite. Et les atomes, on le sait, sont eux-mêmes composés d’un noyau constitué de protons (chargés positivement) et de neutrons (neutres). Autour de ce noyau, gravitent les électrons (chargés négativement). Pas besoin d’entrer plus dans le détail à ce stade. On notera juste que c’est précisément de ces notions là qu’on parle avec les adjectifs “atomique” (relatif à l’atome) et “nucléaire” (relatif au noyau de l’atome / nucléus en latin).

Une radiation ionisante est un rayonnement si puissant qu’il arrache les électrons à l’orbite de leur atome!

Une radiation non-ionisante est un rayonnement électromagnétique qui ne transporte pas assez d’énergie pour ioniser les atomes ou les molécules, et donc laisse leurs électrons tranquilles. Cela ne veut pas dire que les radiations non-ionisantes sont totalement inoffensives pour la santé ou l’environnement; elles peuvent avoir un impact, mais ce n’est pas du tout le même ordre de magnitude.

On va commencer par une petite parenthèse sur les rayonnements non-ionisants et leurs impacts justement, comme ça, ce sera fait, avant de nous attaquer aux rayonnements ionisants, bien plus costauds.

Les rayonnements non-ionisants

Le panorama des rayonnements non-ionisants (les rayonnements, donc, qui ne shootent pas les électrons au passage) est assez large puisqu’il va des champs statiques (les gros aimants) à certains UV en passant notamment par les fréquences radio (pour capter la radio, la télé, la CB, les téléphones mobiles), les micro-ondes (c’est à dire non-seulement les fours à micro-ondes, mais également le wifi et bluetooth, le radar), les infrarouges (lasers, télécommandes) et la lumière visible.

Les effets que ces rayonnements peuvent causer à l’organisme en cas de sur-exposition sont en général de l’ordre du réchauffement, voire de la brûlure, notamment avec les lasers, qu’ils soient dans l’infra-rouge ou la lumière visible. La dose à laquelle l’exposition est dangereuse est sujette à controverse, on reviendra dessus dans un prochain numéro. Ce qu’il faut retenir pour le moment, c’est que globalement, tant qu’on est en dessous du seuil de la brûlure, on considère ces rayonnements comme relativement inoffensifs pour l’homme.

Effets des rayonnements non-ionisants (wikipedia)
Effets des rayonnements non-ionisants (wikipedia)

Les rayonnements ionisants

C’est là que ça devient sérieux pour les organismes vivants. Notre ADN, comme tout le reste de la matière, est à la base constitué d’atomes et donc d’électrons. Les rayonnements ionisants ramassent les électrons au passage et donc endommagent très sérieusement l’ADN, ce qui provoque des mutations et des cancers. Ces rayonnements ionisants sont émis par des sources radioactives.

On va faire un petit détour par la notion même de radioactivité pour y voir plus clair: dans la nature, la plupart des isotopes sont stables (si vous avez oublié ce qu’est un isotope, pour faire court, on va dire que c’est simplement un atome qui a quelques neutrons de trop). Il y a un équilibre à respecter au sein du noyau de l’atome pour que celui-ci soit stable (en fait, le ratio entre protons et neutrons doit respecter un nombre magique… On ne va pas développer cela maintenant, c’est clairement un sujet pour Mathieu 😉 ). Quand cet équilibre est bouleversé, l’isotope est  instable ou radioactif. Et l’atome “essaie” de retrouver un équilibre en libérant de l’énergie jusqu’à se retrouver dans la case stable la plus proche du tableau périodique des éléments (c’est ainsi que l’uranium 238 finit par se transformer en plomb 206 en passant par toutes sortes d’états intermédiaires instables ou le carbone 14 en azote 14).

Et c’est cette énergie, que l’atome radioactif  libère de l’énergie pour retrouver sa stabilité, que l’on appelle un  rayonnement ionisant.

On connaît plusieurs types de rayonnements ionisants: les rayons alpha, beta, les neutrons, les rayons x et les rayons gamma. On va les prendre dans l’ordre:

Ejection de particules alpha
Ejection de particules alpha

Le rayonnement alpha

Dans ce type de rayonnement, les noyaux radioactifs éjectent des particules alpha, (soit ce sont des particules lourdes chargées positivement:  des paquets composés de deux protons et de deux neutrons, comme des noyaux d’hélium). L’atome perd 2 en nombre et 4 en masse. Ce mécanisme se produit à grande vitesse (Les particules α sont émises à une vitesse avoisinant les 20 000 km/s) sur une très courte distance (une simple feuille de papier ou 4 à 5 cm d’air les arrêtent totalement). On dit que la pénétration du rayonnement alpha est faible.

Le rayonnement beta

Emission d'une partcule Beta- (un électron), fortement ionisante
Emission d’une partcule Beta- (un électron), fortement ionisante (Wikipedia)

Dans ce type-ci de rayonnement, les noyaux instables éjectent des particule légères et chargées négativement (des électrons). La vitesse ici est proche de celle de la lumière et le parcours de ces électrons dans la matière est plus important que celui des particules alpha (de l’ordre de quelques mètres maximum dans l’air). Les émissions beta traversent sans problème une feuille de papier. Il faut un feuille d’aluminium pour les arrêter. La pénétration est dite moyenne.

Le rayonnement gamma

Les rayons gamma sont plus pénétrants que les rayonnements alpha et les bêta, mais sont moins ionisants. Ici, le noyau instable émet un photon très énergétique, donc très pénétrant, pour atteindre un état d’énergie stable ; il faut environ 1 à 5 centimètres de plomb pour l’absorber, et encore! On ne peut jamais absorber totalement un rayon gamma!

Il n’y a pas de différence entre les rayons gamma et les rayons X utilisés en radiographie, si ce n’est leur origine: en général, l’émission de rayons gamma suit une désintégration alpha ou beta, car elle correspond à un réarrangement des nucléons (les particules du noyau: protons et neutrons), et notamment à une réorganisation de la charge électrique à l’intérieur du nouveau noyau.

En général, un noyau radioactif émet simultanément les trois types de rayonnement.

Les 3 types de rayonnements ionisants et leur interaction avec la matière (Wikipedia)
Les 3 types de rayonnements ionisants et leur interaction avec la matière (Wikipedia)

 

Le décor est posé… Alors comment mesure-t-on ces types de radiation?

Vous pensiez que ça ne pouvait pas se gâter davantage? Détrompez-vous. On utilise communément au moins trois unités différentes pour mesurer les radiations et il s’agit de ne pas les mélanger…

Les échelles objectives

  • L’activité d’une source radioactive se mesure en becquerels (Bq). Cette unité correspond au nombre de désintégrations par seconde, en hommage à Henri Becquerel. (Pour corser un peu la chose, on utilise quelquefois – en biologie par exemple – le nombre de désintégrations par minute).
  • L’activité massique ou volumique est plus souvent utilisée. Elle correspond à l’activité rapportée à la masse (Bq/kg) ou au volume de l’échantillon mesuré (Bq/L ou Bq/m³).
  • Le curie (Ci) était autrefois utilisé : il se définit comme l’activité d’un gramme de radium, soit 37×109 désintégrations par seconde, soit 37 Bq = 1 nCi (nano-curie).
  • Le coulomb par kilogramme (C/kg) peut également être utilisé : il mesure l’exposition aux rayonnements X et gamma (la charge d’ions libérée dans la masse d’air). L’ancienne unité équivalente était le Roentgen qui correspond au nombre d’ionisations par kilogramme d’air.
  • Pour le radon, l’énergie alpha potentielle volumique (EAPV) peut être mesurée en joules par mètre cube (J/m³). Cela correspond à l’énergie des particules alpha émises dans un certain volume par les descendants du radon.

Vous êtes perdus? Ce n’est pas fini… Il s’agissait là des mesures objectives, c’est à dire découlant des observations des rayonnements eux-mêmes. On a également des mesures subjectives, qui mesurent l’impact des rayonnements sur les sujets.

Les échelles subjectives

Ce sont des grandeurs non mesurables directement. Elles sont estimées à partir de mesures et de coefficients de pondération définis par la Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR).

  • D’abord le gray (Gy). C’est la dose absorbée, soit l’énergie reçue par unité de masse de la cible, en joule par kilogramme. Je vous dispense de l’ancienne unité, le rad. 1 Gy = 100 rad. On définit également un débit de dose, c’est-à-dire l’énergie absorbée par kilogramme et par unité de temps, c’est-à-dire en gray par seconde (Gy/s).
  • Le sievert (Sv) est l’unité du Système International (SI) et pondère les  rayonnements pour tenir compte leur nocivité respective. En gros, on dira que le sievert est le gray appliqué à l’homme.
  • Enfin, on a la notion de dose efficace qui rend compte du risque d’apparition de cancer. L’unité utilisée est également le sievert.

Compliqué tout ça… Je vous propose de retenir 3 unités de mesure:

Le Becquerel (Bq) qui mesure le niveau de radioactivité et donne une idée de la dangerosité du produit. Becquerel: intensité.

Le Gray (Gy) qui mesure l’irradiation, soit la quantité d’énergie absorbée par de la matière (organisme ou objet) exposée à des rayonnements ionisants. Gray: impact.

Le Sievert (Sv) qui permet d’évaluer les effets biologiques des rayonnements sur l’homme, en fonction du type de rayonnement. Sievert: dégâts en fonction du type d’organisme impacté. Chez l’homme 1 Gray = 1 Sievert.

Mais chez les Virus, bactéries, protozoaires et protozaires, par exemple 1 Gray = 0,0003 – 0,03 Sievert.

Chez les insectes, 1 Gray = 0,002 – 0,1 Sv.

Chez les plantes, 1 Gray = 0,02 – 2 Sv!

Chez les oiseaux, 1 Gray = 0,15-0,6 Sv…

Pour bien comprendre quelle unité sert à quoi, je vous invite à consulter l’excellent dessin publié sur le blog “Seuls dans le cosmos”, dans un excellent article intitulé “La radioactivité pour les nuls“:

Très schématiquement, il est possible de mieux symboliser la relation entre ces trois unités avec l’image suivante : un enfant lance des balles en direction d’un camarade :

Le nombre de balles envoyées par seconde peut se comparer au nombre de particules de rayonnement émises par une source radioactive, c’est-à-dire son activité (Becquerel) ;

Le nombre de balles reçues par son camarade et leur force représentent l’énergie absorbée par Kg (Gray) ;

Les marques laissées sur son corps, selon que les balles sont plus ou moins lourdes et véloces et que les points touchés sont plus ou moins sensibles, sont l’effet produit, et peuvent se comparer à la dose efficace (Sievert).

La dose équivalente en banane

Je ne peux pas ne pas parler de l’unité la plus fabuleuse que j’aie trouvé en menant l’enquête, la dose équivalente en banane (ou DEB). C’est une unité informelle parfois évoquée par des partisans de l’énergie nucléaire, pour relativiser le danger des rayonnements ionisants en les comparant à ce qui est généré par une simple banane.

De nombreux produits alimentaires présentent une radioactivité naturelle, et en particulier les bananes, du fait du potassium 40 qu’elles contiennent à raison de 0,017 % du total. La dose équivalente en banane est donc la dose à laquelle on s’expose en mangeant une banane. J’ai même lu que les bananes sont suffisamment radioactives pour être repérées par les détecteurs utilisés dans les ports américains pour traquer la contrebande de matériel nucléaire!

Avant de refermer cette petite parenthèse, on va encore préciser que pratiquement tous les aliments sont naturellement radioactifs et que cette radioactivité ne vient pas pollution ou de contamination. Les noix du Brésil, par exemple, contiennent beaucoup de potassium, comme les bananes, et donc du potassium 40. Ce qui n’est pas du tout dangereux pour la santé, nous sommes tout à fait équipés pour assimiler ces doses. Les autres végétaux qui ont une radioactivité au-dessus de la moyenne, sont les pommes de terre, les haricots rouges, les noix et les graines de tournesol. Les noix du Brésil sont 4 fois plus radioactives que les bananes à cause de leur combinaison de potassium 40 et de radium 226. Toutes sources alimentaires confondues, l’exposition à la bouffe représente environ 10% du fond radioactif auquel nous sommes exposés en permanence.

Irradiation / Impact biologique des rayonnements

Des trois unités que nous venons de voir, celle qui nous intéresse pour déterminer les seuils de ce que l’on peut encaisser ou pas est la dernière, le Sievert… Enfin… Même là, on s’est arrangés pour complexifier un peu la donne. Quand on parle en Sieverts, il est déjà trop tard. 1 Sievert, c’est beaucoup, et ça cause déjà de gros dégâts. Avec 1 Sievert, on est très malade. Avec 5 Sieverts, 1 personne sur deux meurt.  Du coup, on parle plutôt de microSieverts (un millionième de Sievert) et de milliSievert. On va s’en tenir à cette dernière unité. Le milliSievert (ou millième de Sievert).

Quelques exemples d’exposition (source: http://en.wikipedia.org/wiki/Sievert#Dose_examples) :

Doses uniques

  • Radiographie dentaire: 0.005 mSv
  • Dose moyenne reçue par les gens habitant dans un rayon de 16 km de l’accident de la centrale de Three Mile Island, en Pensylvanie, au moment de l’accident en 1979 (un réacteur avait fondu):  0.08 mSv during the accident
  • Mammographie: 3mSv(J’ouvre une parenthèse ici pour rappeler que les médecins savent ce qu’ils font: si on vous prescrit une mammographie, c’est en connaissance de cause, et c’est parce que les bénéfices potentiels pour votre santé sont largement supérieurs aux risques! Cela est vrai pour toutes les techniques médicales listées ici!)
  • Un scan du cerveau: 0.8- 5 msV
  • Un scan des poumons: 6-18mSV
  • Un lavement baryté (examen du colon aux rayons X): 14 mSv
  • Limite recommandée (par la Commission internationale de protection radiologique) pour les sauveteurs volontaires: 1000 mSv

Exemples de doses horaires

  • Dose individuelle moyenne due au fond de radioactivité permanente : 0.23μSv/h (microSv/h, soit 0.00023mSv/h); 0.17μSv/h en Australie, 0.34μSv/h aux Etats-Unis (ce fond de radioactivité permanente est présent partout sur Terre, à des intensités variables et a des causes aussi bien naturelles qu’artificielles. Les rayons cosmiques, le gaz radon liberé par la croûte terrestre sont des exemples de cause naturelle. Environ 3% du total de ces rayonnements sont créés par l’homme: éclairages phosphorescents, traces de contaminations par des tests nucléaires, par des accidents nucléaires. Emissions dues aux appareils de médecine nucléaire
  • Dose la plus élevée mesurée pendant l’accident de Fukushima (à ce jour… Ça peut encore changer…): 1000 mSv/h (soit 1 Sv/h) au niveau de l’un des bassins d’eau de la chambre à turbines du réacteur 2.

Exemples de doses annuelles

  • Dose maximale tolérable pour les occupants d’une construction humaine, un bâtiment quoi… 1 mSv/année
  • Dose reçue quand on vit près d’une centrale nucléaire: 0.0001–0.01 mSv/année
  • Dose reçue quand on vit près d’une centrale à charbon: 0.0003 mSv/année
  • Dose reçue en dormant à côté d’un être humain pendant 8 heures chaque nui: : 0.02 mSv/année
  • Dose reçue des rayonnements cosmiques au niveau de la mer: 0.24 mSv/année
  • Dose reçue du rayonnement terrestre (au niveau du sol): 0.28 mSv/année
  • Dose naturelle de rayonnement du corps humain: 0.40 mSv/année
  • Dose en se tenant devant le Capitole des Etats-Unis à Washington (bâtiment en granit): 0.85 mSv/année
  • Personnel des vols New York-Tokyo: 9 mSv/année
  • Dose en fumant 30 cigarettes par jour: 13-60 mSv/année
  • Dose limite moyenne pour les employés du secteur nucléaire: 20 mSv/année
  • Dose limite pour les ouvriers pendant la catastrophe de Fukushima: 250 mSv/année

Symptômes d’une exposition aux rayonnements:

Pour des doses reçues dans la même  journée:

  • 0 – 0.25 Sv (0 – 250 mSv): Aucun symptôme
  • 0.25 – 1 Sv (250 – 1000 mSv): Nausée chez certaines personnes, perte d’appétit. Dégâts causés à la moelle osseuse, aux ganglions lymphatiques, à la rate.
  • 1 – 3 Sv (1000 – 3000 mSv): Nausée légère à sévère, perte d’appétit, infections. Dégâts plus sévères à la moelle osseuse, aux ganglions, à la rate; récupération probable mais pas garantie.
  • 3 – 6 Sv (3000 – 6000 mSv): Nausée très sévère, perte d’appétit. Hémorragies, infections, diarrhée, la peau pèle, stérilité. Mort en l’absence de traitement.
  • 6 – 10 Sv (6000 – 10000 mSv): Mêmes symptômes, plus atteintes aux système nerveux central. Mort prévisible.
  • Au-dessus de  10 Sv (10000 mSv): Paralysie et mort.

En France, la réglementation fixe les limites annuelles de radiation à 20 mSv  pour les travailleurs et à 1 mSvpour la population.

Modes de contamination

On ne va pas entrer dans les détails dans ce dossier. Primo parce que je n’ai pas eu le temps, je ne me rendais vraiment pas compte de l’ampleur de la tâche avant de m’attaquer à ce sujet et j’aurais peut-être dû prévoir de le couper en deux. Secundo parce que le dossier est déjà bien long. Davantage, ce serait l’indigestion assurée!

On va donc simplement dire qu’il y a plusieurs modes de contamination radioactive. Soit par l’exposition directe aux rayonnements alpha, beta ou gamma. Soit via la chaîne alimentaire (des substances radioactives, notamment de l’iode 131 sont déversées dans l’eau et absorbées par le plancton lui même avalé par les poissons, eux-mêmes mangés par l’homme, etc.

Idem sur la terre ferme et c’est d’ailleurs ce qui a provoqué autant de cancers de la thyroïde en Ukraine après Tchernobyl. Les vaches ont mangé de l’herbe contaminée, la radioactivité s’est retrouvée dans le lait, le lait dans les biberons et le taux de cancer chez les jeunes enfants a pris l’ascenseur. A Fukushima, cela ne se passe pas exactement de la même manière car des enseignements ont été tirés de la catastrophe de Tchernobyl.

Et l’iode 131 dans tout ça?

On en parle beaucoup dans les médias ces temps, et je viens d’en parler pas mal dans le dossier. On va s’arrêter deux minutes dessus. L’iode 131 est particulièrement instable puisqu’il contient 78 neutrons au lieu de 74 et fait tout ce qu’il peut pour retrouver son équilibre. C’est un des produits de fission de l’uranium et constitue un risque important de contamination environnementale en cas d’explosion nucléaire ou d’accident nucléaire. En raison du rayonnement beta émis lors de sa désintégration, l’iode 131 provoque des mutations génétiques dans les cellules où il pénètre, ainsi que dans les cellules voisines, mutations graves qui peuvent entraîner la mort de ces cellules. C’est la raison pour laquelle une dose élevée d’iode 131 peut s’avérer moins dangereuse qu’une dose plus faible, les cellules irradiées étant tuées au lieu de survivre comme germes d’un cancer.

C’est surtout la glande thyroïde qui accumule l’iode (radioactif ou non). D’où la proportion importante de cancers de la thyroïde chez les personnes exposées, particulièrement les enfants. La parade est pourtant  extrêmement simple, mais on n’y a pas pensé à l’époque de Tchernobyl alors que cela a été fait à Fukushima: la thyroïde ne peut absorber qu’une certaine quantité d’iode. Une fois saturée, elle n’absorbe plus rien. Il suffit de la gaver d’iode stable pour empêcher l’iode radioactif de s’infiltrer!

Usages thérapeutiques des radiations

Je ne peux pas clore ce dossier sans dire au moins un mot de l’utilisation des rayonnements en médecine humaine. Je ne vais pas en dire grand chose, faute de temps, mais juste au moins signaler deux champs d’application des radiations:

– la médecine nucléaire, évolution hyper high-tech des radiographies qui permet aujourd’hui une imagerie haute-définition de n’importe quelle partie du corps et qui permet des diagnostics dont on n’osait même pas rêver il y a quelques années

– la radiothérapie, qui utilise des rayonnements ionisants à très très haute dose (on parle de 50-60 Sv!) mais de manière extrêmement ciblée pour laisser le moins possible de chances de survie aux cellules cancéreuses.

Il y aurait de quoi évidemment consacrer un dossier entier à cette question-là spécifiquement (et à plein d’autres, à peine effleurés dans ce dossier), et on le fera peut-être (sûrement 😉 ) un jour!

Pour conclure, un petit quiz:

La résistance des cafards. Mythe ou réalité?

Un épisode de l’émission de TV américaine  MythBusters a exposé plusieurs types d’insectes à une source de cobalt-60 dans un laboratoire pour voir si les cafards étaient effectivement les seuls insectes qui survivraient à une explosion nucléaire, comme le veut le mythe. A 100 Gray, 70% des cafards étaient morts après 30 jours. De même pour 40% des ténébrions meuniers exposés (coléoptères connus à l’état larvaire sous le nom de vers de farine).  A 1000 Gray, aucun cafard n’a survécu après 30 jours, alors que 10% des ténébrions de farine, si. Le mythe est donc infondé.

sources:

  • http://en.wikipedia.org/wiki/Radiation (en anglais)
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Rayonnement
  • http://www.cna.ca/curriculum/cna_atomic_theory/introduction-eng.asp?bc=Introduction&pid=Introduction (en anglais)
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Non-ionizing_radiation (en anglais)
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Rayonnement_non-ionisant
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Ionizing_radiation (en anglais)
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Rayonnement_ionisant
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_magique_(physique)
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Isotope
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Isotope_stable
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Table_des_isotopes
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_magique_(physique)
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Radioactivit%C3%A9_%CE%B1
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Rayon_gamma
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Irradiation
  • http://www.energethique.com/notions/radio_1_2343.htm
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89chelles_et_effets_de_doses_de_radiation
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Becquerel
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Gray_(unit%C3%A9)
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Sievert
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Sievert
  • http://seulsdanslecosmos.hautetfort.com/archive/2011/04/02/la-radioactivite-pour-les-nul-le-s.html
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Accident_nucl%C3%A9aire_de_Three_Mile_Island
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89chelle_internationale_des_%C3%A9v%C3%A9nements_nucl%C3%A9aires
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Background_radiation
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Syndrome_d%27irradiation_aigu%C3%AB
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Orders_of_magnitude_(radiation)
  • http://tumourrasmoinsbete.blogspot.com/2011/04/sources-la-carte-est-tiree-du-terrible.html
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Banana_equivalent_dose
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Dose_%C3%A9quivalente_en_banane
  • http://fr.wikipedia.org/wiki/Iode_131
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_medicine
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_therapy

Dossier – Pourquoi les grains de maïs explosent et font du pop-corn?

Mathieu
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Dossier – Pourquoi les grains de maïs explosent et font du pop-corn?

Dossier de Marco dans l’épisode #32.

  • Un grain de maïs est constitué:
    • d’une très petite quantité d’eau et d’huile au centre
    • couverte par une couche d’amidon
    • Le tout enfermé par une enveloppe extérieure jaune, plus dure, une sorte de coque rigide et imperméable qui entoure le grain.
  • L’amidon est formé de petits sacs serrés les uns contre les autres, qu’on appelle granules.
  • Lorsque l’on fait chauffer le grain de maïs:
    • L’eau concentrée au centre du grain de maïs pénètre dans les petits granules d’amidon.
    • Cette eau contenue alors dans les granules d’amidon, entre en ébullition et se transforme en vapeur.
    • Elle repousse l’amidon en périphérie.
    • Celui-ci, du fait de la température et de la pression, commence à cuire et devient visqueux, mou et malléable, permettant l’agglutination des granules entre eux.
    • Aux alentours de 180 °C, la pression de la vapeur d’eau devient trop forte (la vapeur d’eau occupe un plus grand volume que l’eau liquide), l’enveloppe extérieure est alors soumise à une forte pression (jusqu’à 9 atmosphères), et se brise subitement, entraînant son explosion.
    • Visuellement le grain éclate.
    • La vapeur d’eau s’échappe rapidement projetant l’amidon dans différents sens, alors que l’enveloppe est « noyée » dans l’amidon.
    • Très rapidement, l’amidon se refroidit et redevient solide, avec cette fois la forme du pop-corn que l’on connaît bien.

    popcorn

  • Le grain a alors gagné près de 10 à 30 fois son volume initial.
  • Des études montrent que pour un éclatement optimal, le grain doit avoir une teneur en eau de l’ordre de 14 %.
  • Il existe une seule variété de maïs capable de produire du pop-corn : le maïs à éclater.
    • Il se trouve néanmoins sous deux formes différentes : Mushroom et Butterfly.
    • Il a des graines plus petites que le maïs commun mais celles-ci ont une enveloppe beaucoup plus solide et résistante, qui ne se fissure pas à tout bout de champ, mais qui explose radicalement quand les conditions de pression deviennent insoutenables.
    • Alors que pour le grain de maïs standard, cet effet d’imperméabilité de l’enveloppe ne se produit pas, l’enveloppe se déchire rapidemment, l’humidité et vapeur d’eau s’échappent alors plus facilement, et la graine fait “pffft” et non “pop”.

 

Grains d'amidon dans l'eau, à la température ambiante
Grains d’amidon dans l’eau, à la température ambiante

Grains d'amidon à plus haute température: ils ont gonflé
Grains d’amidon à plus haute température: ils ont gonflé

Grains d'amidon dans l'eeau bouillante: éclatement des ganules
Grains d’amidon dans l’eeau bouillante: éclatement des ganules

Sources:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Pop-corn

http://www.machineapopcorn.com/comment-le-popcorn-eclate.htm

http://www.esraonline.com/index.php?pagination=view_article&id=348

http://philippe.boeuf.pagesperso-orange.fr/robert/physique/popcorn.htm

 

Podcast science 31 – La matière noire

Podcast Science
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Podcast science 31 – La matière noire

Bonjour à toutes et à tous!

Cette semaine, Mathieu nous parle baryons et neutralinos, mais d’abord:

les résultats de notre concours de la semaine dernière

17 personnes y ont participé, et d’aussi loin que le Mexique! Une seule personne a trouvé les bons poissons d’avril. Les bonnes réponses étaient les suivantes:

  1. (Mathieu) Découverte d’une étoile plus froide qu’une tasse de café. Cette news était vraie.
    Sources:

     

  2. (Alan) Ingérer des diamants pour lutter contre le cancer. Cette news était vraie.
    Sources:

     

  3. (Mathieu) Le syndrôme de la mémoire fausse. Cette news était vraie.
    Sources:

     

  4. (Alan) Le CHUV utilise du gaz hilarant pour lutter contre la douleur. Cette news était une pure invention!
  5. (Mathieu) Le premier ordinateur quantique mis au point par IBM sur votre bureau en 2014. Cette news était également une pure invention!
  6. (Alan) La ville de Bâle inonde chaque mois la forêt avec de l’eau du Rhin pour la rendre potable. Aussi surprenant que ça puisse paraître, cette news était vraie! Elle est tellement insolite que c’est elle qui a inspiré ce numéro spécial poisson d’avril!
  7. (Mathieu) Un chercheur colombien a trouvé un vaccin universel. Ici, c’est plus délicat. La news était vraie, mais à prendre tellement au conditionnel, que les deux réponses étaient acceptées:
    Sources:

     

En tout cas, un tout grand merci de votre participation! Merci particulier à celles et ceux qui ont fait l’effort d’aller vérifier les sources, c’était vraiment le meilleur réflexe possible! Une seule gagnante, Christine, qui a répondu tout juste et une deuxième place pour Xavier qui n’a obtenu qu’une erreur sur la seule news (les diamants) qu’il n’a pas eu le temps de vérifier entre deux représentations. Bravo!

Le dossier de la semaine

Signé Mathieu, tout gros dossier sur la matière noire!

Et la quote!

Décidément, certaines semaines, c’est Mathieu qui fait tout.

Le savant n’est pas l’homme qui fournit de vraies réponses, c’est celui qui pose les vraies questions. – Claude Lévi-Strauss

Quote qui à elle toute seule démontre que la science est merveilleuse, que Lévi-Strauss était un grand homme, que Mathieu n’écoute pas Podcast Science quand il est en Argentine, qu’Alan n’a aucune mémoire et surtout qu’Anh Tuan n’était pas là. CQFD.

Une excellente semaine à toutes à tous, prochain enregistrement le jeudi 14 avril!

Dossier – La Matière Noire

Mathieu
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Dossier – La Matière Noire

Dossier présenté par Mathieu dans l’épisode #31

Pourquoi parle-t-on de matière noire?

galaxie spirale

C’est en 1933 que l’astronome suisse Fritz Zwicky usa pour la première fois le terme “matière noire”, suite à des mesures qu’il a effectué pour déduire la masse dite « masse dynamique » d’un amas de galaxies, celle due à l’effet de gravitation, puis la comparer avec la masse dite « masse lumineuse », qui est la masse déduite de la quantité de lumière. Zwicky fut surpris de constater que les vitesses observées dans l’amas de galaxies de Coma étaient très élevées. La masse dynamique était 400 fois plus grande que la masse lumineuse. À l’époque, les méthodes et la précision des mesures n’étaient pas assez bonnes pour ne pas exclure des erreurs de mesure et son observation tomba dans l’oubli.

C’est plus tard, dans les années 1970, l’astronome américaine Vera Rubin étudia la rotation (ou pluôt la courbe de rotation) des galaxies en spirales.

Les étoiles des galaxies spirales ne sont pas statiques:

  • Elles ont un mouvement circulaire autour du centre de la galaxie.
  • La force centrifuge due à cette rotation compense la force de gravitation, c’est elle qui empêche les étoiles de s’effondrer vers le cœur des galaxies.

Une galaxie spirale semble, en première approximation, être similaire à un système solaire:

  • les étoiles tournent autour du bulbe central de la galaxie spirale comme les planètes tournent autour du Soleil.
  • La vitesse de rotation des étoiles est fixée par la masse du coeur de la galaxie et la distance qui les en sépare,  comme la vitesse de rotation des planètes est fixée par la masse du Soleil et la distance qui les en sépare.

La courbe de rotation décrit la vitesse de rotation de la galaxie sur elle-même en fonction de la distance au centre. La vitesse maximale de rotation d’une galaxie spirale se trouve très proche du centre de la galaxie, puis la vitesse est censée décroître en s’éloignant du centre. Les étoiles se situant à la périphérie de la galaxie devraient tourner moins vite que celles plus près du centre. On devrait donc s’attendre à une décroissance de la vitesse au fur et à mesure que la distance au centre de la galaxie augmente comme on l’observe dans le système solaire pour les vitesses des planètes. La courbe de rotation devrait donc avoir tendance à redescendre plus on s’éloigne du centre de la galaxie.

Or, Vera Rubin observa que les étoiles situées à la périphérie de la galaxie d’Andromède — comme pour les autres galaxies spirales — semblent tourner trop vite. Leurs vitesses restent pratiquement constantes au fur et à mesure que l’on s’éloigne du centre de la galaxie, elles ne décroissent pas. L’analyse des vitesses dans les galaxies elliptiques fait apparaître le même problème que dans les galaxies spirales. Comment imaginer alors que les étoiles, principales composantes de matière dans les galaxies, tournent de manière non-képlerienne, c’est-à-dire ne suivent tout simplement plus les lois de la gravitation ? Une solution possible est que les galaxies contiennent une composante non détectée, dont l’attraction gravitationnelle est responsable de l’écart observé.

Une explication serait d’imaginer l’existence d’un gigantesque halo de matière non visible, donc de matière noire, entourant et englobant les galaxies. Un halo qui représenterait jusqu’à près de 90 % de la masse totale de la galaxie.

Ainsi toutes les étoiles se trouvent presque au centre de l’extension véritable de la « galaxie » (cette fois-ci composée de la galaxie visible et du halo de matière noire), et tournent donc normalement. Cela revient à dire que les étoiles, même celles à la périphérie visible de la galaxie, ne sont pas « assez loin » du centre véritable du halo de matière noire pour être dans la partie descendante de la courbe de rotation. Les mouvements de galaxies au sein des amas de galaxies ont révélé le même problème que l’étude des mouvements des étoiles dans les galaxies et suggèrent donc la présence de matière noire entre les galaxies. L’observation des amas de galaxies permet de montrer que la matière noire est distribuée de façon moins concentrée, plus étendue, que la matière ordinaire.

Des simulations informatiques indiquent que sur des petites échelles, la matière noire aurait tendance à former des grumeaux, avec des masses individuelles allant de celle de la Terre à celle d’une galaxie. La matière noire serait donc une sorte de pâte englobant les amas de galaxies, contenant une multitude de grumeaux de petite taille.

Rotation Galactique

La matière baryonique et non-baryonique

La matière noire (ou matière sombre)  désigne donc une catégorie de matière hypothétique jusqu’à présent non détectée, mais invoquée pour rendre compte des observations sur la vitesse de rotation des galaxies.
Des analyses indiquent clairement que l’Univers contient plus de matière que celle que l’on voit.
Certaines estimations de la densité de l’univers et l’estimation de sa densité sous forme d’atomes, donc sous forme de matière baryonique, impliquent plutôt une nature non-baryonique, et donc encore inconnue, de la matière noire.

  • La matière baryonique désigne toute la matière composée de particules élémentaires appelées baryons.
    • En pratique, ce qu’on appelle matière baryonique correspond aux protons, et aux neutrons qui composent les atomes et les molécules et toutes les structures visibles dans l’univers observable.
    • Protons et neutrons auxquels on adjoint implicitement les électrons (qui ne sont pas des baryons, mais des leptons).
  • Le terme de matière non-baryonique est fréquemment utilisé pour décrire toute forme de matière exotique autre que baryons, leptons et photon.
    • La matière noire serait donc une forme de matière non-baryonique, dont on pense qu’elle est composée de particules élémentaires n’existant pas sur Terre et très difficiles à détecter expérimentalement.
    • La matière non-baryonique n’est pas présente dans les étoiles, mais interviendrait dans la structure et la dynamique des galaxies et des amas de galaxies, sans toutefois émettre de rayonnement.

La matière noire serait donc une matière non-baryonique, non rayonnante qui n’intéragit pas avec les photons, et on ne la voit donc pas.
La théorie du Big Banget l’étude du rayonnement du fond cosmologique a donné des résultats intéressants:

  • L’Univers est plat, euclidien.
  • On a pu calculer le nombre de baryons de tout l’Univers, les astronomes en sont arrivés à un taux de matière baryonique d’environ 4 % de la densité critique de l’Univers.
  • Or, pour expliquer la géométrie plate de l’Univers, la matière totale de l’Univers doit représenter 27 % de la densité critique (les 73 % restants étant de l’énergie noire).
  • Il manque donc 23 % de la densité critique sous forme de matière non-baryonique; c’est-à-dire constituée par d’autres particules que les baryons.
  • La densité de l’Univers est ainsi plus grande que celle que l’on observe.

Répartition de la Matière dans l'Univers

Peu de temps après le Big Bang, l’Univers, qui est composé de protons, de neutrons, d’électrons, de photons et autres particules, est à peu près homogène, c’est-à-dire uniforme en tout point, car sa température est trop élevée pour permettre aux particules qui forment les atomes de se regrouper.
Aujourd’hui, lorsque l’on observe la répartition des objets dans l’Univers, on remarque qu’ils ne sont pas distribués de manière uniforme: l’espace est occupé par des amas de galaxies et des objets stellaires répartis de façon inhomogène.

Comment a-t-on pu passer d’un Univers initial homogène à un Univers actuel inhomogène? On émet alors l’hypothèse que ce sont des fluctuations initiales de densité de la matière noire peu après le Big Bang qui seraient à l’origine de la formation des galaxies et des amas de galaxies, répartis de façon non uniforme dans l’Univers. Une étude approfondie montre que la matière noire, en proportion beaucoup plus élevée que la matière ordinaire est capable sous l’effet de sa propre gravitation de créer des agrégats de matière. Pour que ce scénario ait pu avoir lieu, il faut que la matière noire soit électriquement neutre, pour ne pas interagir avec les particules chargées de la matière ordinaire (baryonique), et permettre ainsi leur effondrement gravitationnel qui a mené à la création des objets astronomiques que l’on connaît. Cela nous comfirme que la matière noire devrait donc être constituée d’un nouveau type de particule non-baryonique (car tous les baryons connus sont chargés).

La nature de la matière noire

Différentes hypothèses ont été avancées pour expliquer la nature de la matière noire.

Les MACHO

  • Il n’est pas insensé s’imaginer qu’il existe dans l’Univers de la matière qui n’émet pas suffisamment de lumière pour être vue directement.
  • L’idée de matière noire baryonique est donc assez naturelle.
  • Les astronomes se sont alors intéressés à des objets stellaires compacts et n’émettant pas de lumière (ou trop peu pour être détectés), tels que les trous noirs, les naines brunes (astres très froids qui n’atteignent pas le stade d’étoile car ils ne sont pas assez massifs pour déclencher des réactions nucléaires en leur sein) ou les naines blanches (étoiles mortes composées d’éléments lourds), les étoiles à neutrons…
  • Ces objets stellaires sont appelés MACHO, pour Massive Astrophysical Compact Halo Objects (objets compacts massifs du halo).
  • Les MACHO’s sont considérés comme des objets massifs mais n’émettant pas de lumière.
  • Etant donné qu’ils n’émettent pas de lumière, c’est difficile de les détecter.
  • Mais aucun des ces objets stellaires n’est non plus parfaitement invisible, il devrait être possible de les observer.
  • Pour les détecter, on fait appel à l’effet de lentille gravitationnelle.
  • La théorie de la Relativité Générale d’Einstein nous dit que la masse des objets déforme l’espace-temps et que la lumière qui se déplace dans cet espace-temps courbé aura sa trajectoire déviée.
  • Un objet massif de type MACHO qui passerait devant un astre (par exemple devant une étoile ou une galaxie):
    • modifierait la géométrie de l’Univers dans ses alentours à cause de sa masse élevée.
    • dévierait les rayons lumineux émis par cet astre comme le fait une lentille.
  • C’est-à-dire les rayons lumineux envoyés par un astre éloigné vers un observateur sont déviés par la matière non observable située sur le trajet de ces rayons lumineux.
  • Le flux lumineux est aussi amplifié par le passage de cet objet sombre agissant comme une lentille, et ce d’un facteur qui peut atteindre plusieurs dizaines.
  • Ces objets astrophysiques MACHO jouent dans ce cas le rôle de déflecteur ou de lentille.
  • Il arrive que des rayons lumineux qui n’auraient pas dû atteindre l’oeil de l’observateur soient “courbés” de telle sorte qu’ils y parviendront quand même.
  • Les lentilles gravitationnelles reflètent la distortion gravitationnelle engendrée sur les objets visibles par ces objets MACHO sombres et très massifs.
  • On suppose donc la présence de la matière noire, par observation indirecte, c’est-à-dire par l’effet gravitationnel qu’elle a sur son entourage.
  • Le problème est cependant la rareté du phénomène:
    • on surveille un certain nombre d’étoiles, et quand une d’entre elles devient soudainement plus brillante, on se penche sur son cas…
    • le nombre de chances d’observer à un instant un effet de lentille gravitationnelle dû à une naine brune est de un sur un million.
  • En dépit de la difficulté, les observations effectuées sur l’effet graviationnel engendré par des objets astrophysiques de type MACHO ont été menées à terme et ont confirmé que la contribution des naines brunes, à la masse d’un halo de galaxie, reste faible (quelques pour cent) et est insuffisante pour rendre compte de la courbe de rotation plane des galaxies en spirales.

Effet lentille gravitationnelle

L’hylogénèse

  • La Cosmologie présente trois grandes énigmes:
    • La plus profonde de toutes est celle de l’énergie noire.
    • Ensuite vient la question de la nature de la matière noire.
    • Enfin, la troisième énigme de la cosmologie, peut-être la plus ancienne, est celle du déficit d’antimatière.
  • On sait depuis la découverte théorique de l’antimatière par Paul Dirac que la création d’une particule de matière (comme un électron) doit s’accompagner d’une particule d’antimatière (un positron par exemple) selon la loi de conservation de la charge.
  • Les deux particules étant de charge égale en valeur absolue mais de signes opposés, le bilan total reste nul.
  • Toutefois, la théorie du Big Bang et les observations cosmologiques nous forcent à constater que la matière est la composante dominante de l’univers observable, il manque de l’antimatière.
  • L’hylogenèse est une nouvelle théorie qui tente d’établir un lien entre la matière noire et l’antimatière manquante.
  • Cette théorie explique à la fois la naissance de la matière baryonique du cosmos (protons et neutrons) et celle de la matière non-baryonique, la matière noire donc.
  • Elle tente de résoudre le problème de l’antimatière en proposant des particules de matière noire comme l’antimatière manquante.

Les neutrinos

  • Le neutrino lui-même est aussi candidat à constituer une partie de la matière noire.
  • Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules.
    • Longtemps sa masse fut supposée nulle.
    • Toutefois, des expériences réalisées en 1998 ont montré que celle-ci, bien que très petite, est différente de zéro.
    • Le neutrino constitue de la matière non-baryonique.
  • Il faut savoir que le neutrino est insensible aux forces électromagnétiques et à la force nucléaire forte.
  • Le neutrino interagit donc très peu avec les autres particules, ce qui en fait un bon candidat pour la matière noire.
  • Le neutrino est aussi la particule la plus abondante dans l’univers, après le photon.
  • Cependant, des expériences ont révélé une masse beaucoup trop faible pour que cette particule puisse constituer l’essentiel de la matière noire.
  • Les neutrinos peuvent représenter, au mieux, 18 % de la masse totale de l’Univers.
  • On pense plutôt que la matière noire est constituée à 10% de matère noire chaude (neutrinos) et à 63% de matière noire froide (WIMP).

Contenu de l'Univers

Les WIMP

  • Les WIMP (Weakly Interactive Massive Particles ou particules massives interagissant faiblement) forment une classe de particules lourdes, neutres, donc interagissant faiblement avec la matière (en conséquence quasi inobservables), et constituent d’excellents candidats à la matière noire non-baryonique.
  • Parmi cette classe de particules on trouve le neutralino, un particule postulée par une théorie qui s’inscrit comme une extension du modèle standard de la physique des particules, la théorie de supersymétrie.
    • Dans cette théorie de supersymétrie, chaque particule se voit attribuer un super-partenaire, ayant des propriétés identiques (masse, charge), mais avec un spin différent de 1⁄2.
    • Ainsi, le nombre de particules est doublé.
    • Par exemple, le photon se retrouve accompagné d’un photino, le graviton d’un gravitino, le neutrino d’un sneutrino, l’électron d’un sélectron, etc…
    • La supersymétrie est une symétrie supplémentaire à la symétrie particule-antiparticule de l’antimatière.
      • Il y a donc en plus de la particule et de son antiparticule, le partenaire supersymétrique de la particule et celui de l’antiparticule.
  • Mais les physiciens ont dû revoir l’idée d’une symétrie exacte.
    • On a constaté que la symétrie peut-être brisée.
    • Ce qui nous mène à rechercher une de ces superparticules, la plus légère de toutes, appelée LSP (Lightest Supersymmetric Particle).
    • On considère généralement (ça dépend des modèles) que le neutralino est la LSP, cette particule supersymétrique la plus légère.
    • Le neutralino serait le super-partenaires qui jouerait le rôle de particule constituant la matière noire.
    • L’hypothèse du neutralino compte parmi les favoris des astrophysiciens.
  • Un point moins encourageant est que l’on est confronté ici à un certain paradoxe:
    • pour qu’une particule soit abondante dans l’univers aujourd’hui, il faut qu’elle soit assez peu réactive.
    • Comme c’est par leurs réactions qu’on détecte les particules, ça implique qu’elle sera plus difficile à détecter.
  • Mais la détection de matière sombre supersymétrique est tout de même actuellement un domaine de la physique extrêmement dynamique:
    • En effet, ces nouvelles particules, si elles existent réellement, pourraient être piégées au centre des objets célestes massifs comme la Terre ou le Soleil.
    • Il devrait y avoir une concentration de matière noire assez importante dans le Soleil et au cœur de la Terre, la matière noire ambiante aurait pu être caputrée dans leur champ de gravité.
    • Si, au sein de ces astres, leur densité est suffisante, ces particules pourraient alors s’annihiler entre elles (l’anti-particule du neutralino est le neutralino lui-même), donnant naissance à d’autres particules énergétiques dont des neutrinos.
    • Ces neutrinos, en provenance du centre de la Terre ou du Soleil, pourraient être détectés par un téléscope spécialisé baptisé ANTARES qui, placé au fond de la mer, regarde vers le centre de la Terre.
    • Ce téléscope détecteur de neutrinos est situé dans la mer méditerranée proche des côtes de Toulon en France.
    • Ces éventuelles détections sont cachées parmi les « parasites » créés par les interactions d’autres particules existantes avec les instruments (comme les rayons cosmiques, la radioactivité naturelle…).
    • Il faut alors construire de gros instruments pour augmenter la chance d’avoir une détection, placer et blinder ces détecteurs de matière noire au sein de mines, de tunnels profonds, dans la mer ou enfouis sous Terre pour éviter des interférences.

Le détecteur AMS-02

Une équipe internationale de scientifiques a développé un téléscope spatial appelé AMS-02, acronyme de Alpha Magnetic Spectrometer ou Spectromètre Magnétique Alpha, qui aura entre autre pour objectif de rechercher, détecter et éxaminer la nature de la matière noire et la composition des rayons cosmiques.

Les scientifiques ont l’intention d’envoyer le prochain 29 avril ce spéctromètre à la station spatiale internationale à l’occasion de la prochaine mission de la navette Endeavour. Cet énorme détecteur devrait capter jusqu’à 7Gb de données par seconde qui seront envoyées à des stations terrestres pour leur analyse.

Problème de nature ontologique ou législative?

  • On a vu que les galaxies ne peuvent pas être cohérentes et avoir la dynamique gravitationnelle qu’elles ont si la matière présente (ontologique) est celle qu’on observe d’après les équations de la relativité générale (législatif):
    • il existerait une matière qui n’émet pas de lumière, invisible ou noire, et qui déterminerait le mouvement gravitationnel des galaxies.
    • la matière que prévoit la Relativité Générale ne suffit pas à expliquer cette dynamique.
  • Le problème de matière noire pose la question de la validité de nos théories physiques.
  • La cohérence des galaxies que l’on n’arrive pas à expliquer est-elle due réellement à de la matière que l’on on ne peut pas observer ou la cohérence des galaxie témoigne plutôt que les équations sont fausses?
  • Pour pouvoir émettre l’hypothèse de l’existence de la matière noire, il faut préalablement postuler que les lois de la physique qui gouvernent l’Univers sont vraies à tout instant et à toutes échelles.
  • Ces phénomènes inexplicables qui nous poussent à définir des notions comme la matière noire ne seraient-ils pas plutôt des indications que nos lois sont incorrectes?
  • Une approche radicalement différente pourrait consister à supposer qu’il n’y a pas de matière noire, que la matière noire est un faux problème, dû à notre mécompréhension des lois de la gravitation.
  • On est donc face à un problème dont on ne sait pas quelle est sa véritable nature (ontologique ou législative).

Cas de figure de la théorie MOND

  • Il a été proposé que les lois de la gravitation ne soient pas les lois newtoniennes, ni celles que fournit la relativité générale.
  • Un groupe de chercheurs s’est demandé quelle forme devrait avoir une force d’attraction gravitationnelle pour expliquer les mouvements internes des galaxies, sans faire appel à de la matière noire.
  • Ils ont proposé une théorie qu’ils appellent MOND, acronyme de MOdified Newtonian Dynamics.
  • Cette approche semble partir d’une idée intéressante, mais elle se heurte à plusieurs problèmes et on dit qu’elle souffre encore d’un certain manque de cohérence théorique.

Cas de figure de la radioactivité bêta

  • Découverte aux-alentours de 1930.
  • Un neutron devient un proton en émettant un électron.
  • Les lois nous disent que l’électron est toujours expulsé avec la même énergie.
  • Hors quand on a fait des mesures, on a trouvé que l’énergie de l’électron peut varier d’un cas à l’autre.
  • Les équations et le principe de conservation d’énergie seraient-ils donc faux?
  • Le physicien Wolfgang Pauli a postulé et affirmé que les équations restent valides si on emet l’hypothèse de l’existence d’une particule supplémentaire invisble appelée neutrino qui est émise lors de la désintégration beta et qui emmène l’énergie manquante à l’électron.
  • Le neutrino a effectivement été découvert dans les années 1950 et a confirmé la théorie de Pauli.
  • On voit alors que dans le cas de figure de la désintégration bêta, l’hypothèse de nature ontologique qui s’appuie sur la théorie (sans remettre en cause son unité législative) s’est avérée vraie.

En conclusion, on voit que différentes possibilités sont donc envisagées pour résoudre le problème de la matière noire. Celles-ci ne sont probablement pas exclusives : la solution est peut-être un mélange de plusieurs ingrédients.

Matière Noire

Sources:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re_noire

http://amazings.es/2010/08/20/la-historia-de-la-materia-oscura/

http://forums.futura-sciences.com/physique/161096-particules-supersymetriques.html

http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/astronomie-1/d/les-secrets-de-la-matiere-noire_542/c3/221/p1/

http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/physique/d/antimatiere-vous-avez-dit-antimatiere_501/c3/221/p8/

http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/un-lien-entre-matiere-noire-et-antimatiere_26360/

http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/indetectabilite-de-la-matiere-noire_2266/

http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/astronomie-1/d/un-ciel-bien-noir_659/c3/221/p7/

http://www.tendencias21.net/notes/Una-tecnologia-punta-ayudara-a-desvelar-los-secretos-de-la-materia-oscura_b2351986.html

http://www.microsiervos.com/archivo/ciencia/sts-134-retrasado-hasta-29-abril.html

Illustration : 1er Avril!

Lucile
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Poisson d'avril

Podcast science 30 – Trouvez le poisson d’avril!

Podcast Science
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Podcast science 30 – Trouvez le poisson d’avril!

On s’amuse comme on peut chez Podcast Science, cette semaine, pour fêter le 1er avril, nous vous proposons des news insolites. Certaines sont vraies, d’autres sont pure invention. À vous de trouver lesquelles et de nous le faire savoir grâce au concours en ligne jusqu’au jeudi 7 avril.  A gagner: le livre de votre choix de Nicolas Gauvrit!

Mais avant cela, quelques annonces et les news partagées sur Facebook par les poditeurs:

Plus d’info sur http://brussels.skepticsinthepub.org/

  • Merci à Chrismich, qui a commencé à nous suivre dernièrement et vient de rattraper tous nos épisodes en nous inondant de commentaires, toujours encourageants et parfois assez critiques, notamment quant aux sujets “à la frange”.
  • Ne pas manquer, du 6 au 16 avril, par la Compagnie de la Bulle (càd notre ami Xavier Agnès!) la pièce “20 Novembre”. Plus d’infos ici: http://labulle.laraignee.net

Les news que vous avez partagées sur la page Facebook de Podcast Science :

Nos news de la semaine, enfin, dont certaines sont fausses! A vous de trouver lesquelles 🙂

1 (Mathieu) Découverte d’une étoile plus froide qu’une tasse de café

2 (Alan) Ingérer des diamants pour lutter contre le cancer

3 (Mathieu) Le syndrôme de la mémoire fausse

4 (Alan) Le CHUV utilise du gaz hilarant pour lutter contre la douleur

5 (Mathieu) Le premier ordinateur quantique mis au point par IBM sur votre bureau en 2014

6 (Alan) La ville de Bâle inonde chaque mois la forêt avec de l’eau du Rhin pour la rendre potable

7 (Mathieu) Un chercheur colombien a trouvé un vaccin universel

Last but not least, la fameuse quote de Mathieu

Everything big comes from something little. So today, do as little as possible. – Twitter @GreySkyThinking

(jugée intraduisible par votre serviteur 😉 )

Merci à Lucile pour la super illustration de cette semaine 🙂

Prochain enregistrement le jeudi 7 avril. Bonne semaine!!

 

 

Podcast science 29 – Les biais statistiques

Podcast Science
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Podcast science 29 – Les biais statistiques

Numéro spécial tout entier consacré aux biais statistiques (ou comment on fait parfois dire n’importe quoi aux chiffres) avec un invité de marque, Nicolas Gauvrit, mathématicien, psychologue, diplômé en sciences cognitives et dont la biographie sur Futura Sciences figure en belle place aux côtés, entre autres de Darwin, De Vinci et Galilée. Qui dit mieux?
Nicolas nous livre dans cet épisode les subtilités des biais statistiques, et c’est passionnant (même pour les non-matheux!)

 

Vous pouvez retrouver l’interview retranscrite de Nicolas Gauvrit, merci Alnitam 😉

Voici les liens évoqués pendant l’émission:

Statistiques - Méfiez-vous! De Nicolas Gauvrit
Statistiques : Méfiez-vous ! De Nicolas Gauvrit (Ellipses)
Vous avez dit hasard? Entre mathématiques et psychologie
Vous avez dit hasard? Entre mathématiques et psychologie. De Nicolas Gauvrit (Belin – Pour la science)

Les deux autres livres évoqués (sur la numérologie et sur la psychanalyse) sont malheureusement épuisés. [UPDATE]: oooops corrélation illusoire du prof. von 😉 Indisponible sur Amazon ne veut pas dire épuisé!! Merci François d’avoir corrigé le tir. Les livres sont dispo sur le site de l’éditeur:

La quote de Mathieu cette semaine n’en est pas une, mais plutôt une petite démonstration recourant aux calculs de probabilité:

Supposons, ce qui est très modeste, que M. Paul connaisse 1000 personnes (connaisse au sens très large où il connaît par exemple Jean­Paul II) dont il apprendra le décès durant les 30 prochaines années. Supposons aussi, ce qui est très, très modeste, que M. Paul ne songe à chacune de ces 1000 personnes qu’une fois en 30 ans. La question est de savoir quelle est la probabilité qu’il pense à une de ces   personnes et que, dans les cinq minutes   qui suivent, il apprenne son décès. Le calcul des probabilités permet de déterminer que cette probabilité est faible: un peu plus de trois chances sur 10 000. Mais M. Paul habite un pays de 50 millions d’habitants. Pour cette population, il y aura 16 000 “mystérieuses prémonitions” en 30 ans. Ce qui fait tout de même 530 cas par an: plus d’une par jour.
Déniché dans un autre ouvrage hautement recommandé:

Petit cours d'autodéfense intellectuelle

À méditer! Bonne semaine 🙂

PS: toutes nos excuses pour les coupures. Petit souci d’enregistrement chez Mathieu,  nous avons dû utiliser mon enregistrement de secours et ma ligne était assez moyenne pour cet épisode…

Podcast science 28 – Mémoriser la suite de Fibonacci

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Podcast science 28 – Mémoriser la suite de Fibonacci

Mini-sommaire:

Les liens Facebook pour commencer:

  • Une sortie ensemble au musée? Proposition de Xavier Agnès. Il s’agit du museum d’histoire naturelle de Neuchâtel. Thème de l’expo: croire ou savoir.
    La Terre est ronde bien sûr, mais l’espace, est-il courbé ? Et le temps, existe-t-il vraiment ? Qui croire ? Nous dit-on la vérité ? Comment s’y retrouver dans l’avalanche d’informations scientifiques contradictoires qui se déversent sur nous ? Mettez-vous dans la peau du scientifique et expérimentez vous-même ! Une exposition sur la science, ses méthodes et ses limites, entre savoirs et croyances.
    Du 13 mars 2011 au 21 décembre 2012
  • À l’occasion de l’année internationale de la chimie, Marc Montangero, prof. de de chimie au gymnase (lycée) de Morges, en Suisse, propose chaque samedi de 2011 une expérience de chimie simple et sans danger à réaliser chez soi, avec des produits ménagers courants: la chimie pour les nuls (via Olivier Tripet)
    www.chimie.ch/nuls/
  • Une carte de la collaboration scientifique dans le monde (via Eric Noël)
  • Une vidéo très poétique: 5 minutes dans l’espace, sur Youtube (via Forza Pedro)
  • Xavier Agnès, toujours lui, a également partagé une vidéo extraordinaire: un sujet de 36.9° (émission scientifique de la TSR) sur un exemple mortel de dénialisme scientifique qui nous rappelle qu’écouter des charlatans plutôt que des médecins en cas de cancer est un raccourci vers la mort. Malheurement, la vidéo n’est déjà plus en ligne, mais en principe encore accessible par podcast (lien RSS | lien iTunes)
  • Encore une vidéo, partagée par Forza Pedro cette fois: l’interview Daniel Tammet, atteint du syndrôme d’Asperger, capable de réciter par coeur 22’514 décimales de Pi (ça dure 5 heures). Quand il pense aux chiffres, il voit des couleurs! Proprement fascinant! http://www.dailymotion.com/video/x89o6c_daniel-tammet-dans-c-est-au-program_tech#from=embed
  • Le collisionneur de hadrons du CERN, le LHC, reprend du service (Olivier Tripet et François Udrea)
  • La journée terrestre est raccourcie de 1.8 ms à cause du tremblement de terre au Japon (Olivier Tripet)
  • François Udrea nous rappelle que des prophètes pseudo-scientifiques avaient bien sûr prédit la catastrophe en raison d’un aligmenent particulier des planètes…
  • Une vidéo géniale sur l’effet Placebo (Olivier Tripet toujours)
  • Une news de Xavier Agnès sur la sonde messenger (Xavier Agnès)
  • Les fourmis zombie (via Forza Pedro) + en lien bonus, la vidéo de David (et non pas Richard!) Attenborough:
      
  • Enfin last but not least avant d’attaquer les sujets de la semaine, le lien sur l’épisode sur la synesthésie du podcast “Sur les épaules de Darwin” http://sites.radiofrance.fr/franceinter/em/sur-les-epaules-de-darwin/index.php?id=101280

Les dossiers de la semaine

La quote de Mathieu

  • Au niveau le plus fondamental, la nature, pour une raison inconnue, préfère le beau – David Gross
  • Le beau est la splendeur du vrai – Platon

Prochain enregistrement le 24 mars, avec un invité. D’ici là, une excellente semaine!

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Je sers la science et c'est ma joie !

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