Le sixième sens pourrait venir de ce que notre sens de la position compte plus sur les signaux du cerveau plutôt que ceux du corps.
Même les yeux bandé nous pouvons sentir où nos mains et d'autres parties de notre corps se trouvent.
Pour sentir où les diverses parties de notre corps sont, nous comptons parfois sur les signaux qui proviennent de notre cerveau plutôt que dans nos doigts ou orteils.
Le prétendu sixième sens, connu sous le nom de proprioception, est essentiel à beaucoup d'actions de base, y compris la marche sans devoir regarder vos pieds ou toucher votre nez avec vos yeux fermés. Mais les scientifiques ont longtemps considéré comment ce sens fonctionne. On accepte généralement que les senseurs dans la peau et les muscles envoient l'information au cerveau qui est crucial à sentir la position de membre. Maintenant des chercheurs d'Australie ont la preuve de l'importance des messages du cerveau.
"ça va provoquer la discussion, parce que l'idée que le sens de la position est la plupart du temps le résultat des récepteurs sensoriels est difficile à déloger" dit Timothy Miles, physiologiste à l'université d'Adelaïde, Australie, qui est indépendant de l'étude.
Janet Taylor du Prince of Wales Medical Research Institute a Sydney et ses collègues ont attaché l'avant-bras et la main de volontaires dans un appareil couvert qui empêche le sujet de voir la position de ses mains. Dans des conditions normales, le sujet pourrait exactement indiquer comment est sa main est déplacée par un expérimentateur ou par lui-même.
Maladie de Raynaud
Les choses changent quand leur avant-bras et main furent paralysés par une restriction d'écoulement de sang et anesthésiés par injection. Les volontaires ne purent alors pas dire où leur main avait été déplacée quand elle était déplacée par un expérimentateur.
Mais ils avaient toujours l'impression qu'ils pourraient déplacer leur main si on le leur demandait. En fait ils pensaient que leur main était déplacée même lorsqu'elle en avait été empêchée. Plus ils essayaient dur, plus qu'ils jugeaient qu'elle s'étaient déplacée. En l'absence de signaux du monde extérieur, sentiment ou vue, les commandes moteur du cerveau ont dominé le sens de positionnement de la main du volontaire "nous avons été très étonnés que les résultats soient si évidents et si confirmés par les sujets" dit Taylor. Qui rapporte ce travail dans le journal de Physiology.
Dedans et dehors
Les résultats pourraient modifier la compréhension des chercheurs sur d'importance des commandes moteur dans la proprioception. "Il semble qu'il y ait une certaine sorte de comparaison entre les signaux sortants et entrant qui donne le résultat du sens final de la position," indique Miles.
Le travail aide également à expliquer le phénomène 'du syndrome du membre fantôme, quand les amputés ont l'impression que leur membre existe toujours.
Mais il reste beaucoup de travail à faire. "Nous ne savons pas combien la contribution de ce signal sortant l'est au sens de la proprioception dans des conditions normales," dit Taylor. Les chercheurs ne savent également pas quelles sont les voies neurales qui transmettent le signal sortant du cerveau.

Pourquoi les plantes sont-elles vertes ?

La couleur verte des plantes qui réalisent le processus de la photosynthèse n’est pas due au hasard. Des scientifiques ont exploré comment cette couleur protège les plantes de changements soudains et fréquents de l’énergie solaire.

À quoi les plantes doivent-elles leur couleur verte ? Des scientifiques ont travaillé sur la manière dont les plantes réagissent à la lumière pour le comprendre. Le modèle qu’ils ont établi a été présenté le 26 juin 2020 dans la revue Science.

"Les plantes photosynthétiques sont vertes parce que leurs complexes d’antennes absorbent la lumière à travers le spectre visible, y compris les parties bleues et rouges, tout en reflétant les longueurs d’onde vertes", écrivent les chercheurs. La photosynthèse est un processus de fabrication de matière organique chez le végétal (et certaines bactéries), à partir de gaz carbonique, d’eau et qui utilise la lumière du Soleil. Le terme signifie littéralement "synthèse par la lumière".

Les antennes collectrices dont parlent les auteurs composent ce qu’on appelle des photosystèmes. Il est ici question de l’endroit où s’effectue la photosynthèse : dans les parties vertes, et notamment les feuilles. Les cellules continent des chloroplastes, qui renferment eux-mêmes la chlorophylle, le fameux pigment vert qui capte l’énergie lumineuse. Les pigments photosynthétiques sont regroupés en photosystèmes.

Les scientifiques s’intéressent à ce qui se passe lorsque la lumière du Soleil qui arrive jusqu’à une feuille change rapidement. La plante doit alors se protéger contre cette arrivée brusque d’énergie solaire, dans son système qui assure la photosynthèse à l’intérieur de chaque feuille. Si la plante ne peut pas gérer de telles fluctuations, les auteurs expliquent que son organisme va tenter d’expulser l’énergie qui se trouve en trop, et que les cellules peuvent être endommagées. Quelle technique ont développée les organismes photosynthétiques face à cela ?

Grâce au vert, les plantes atténuent ce "bruit"

"Notre modèle montre qu’en absorbant uniquement des couleurs très spécifiques de la lumière, les organismes photosynthétiques peuvent se protéger automatiquement contre les changements soudains — ou ‘bruit’ — de l’énergie solaire, entraînant une conversion de puissance remarquablement efficace", résume Nathaniel Gabor, professeur associé de physique à l’université de Californie à Riverside, cité dans un communiqué.

Autrement dit, les feuilles se sont adaptées pour faire face à ce bruit. Elles l’amortissent, en quelque sorte. Elles sont colorées de vert, car seules certaines régions du spectre solaire sont adaptées pour assurer une protection contre cette énergie solaire qui évolue rapidement. Grâce à cette couleur, les plantes atténuent le "bruit" dont parle le physicien. Les scientifiques disent avoir été surpris par la simplicité du modèle qu’ils ont créé pour comprendre les plantes. "La nature vous surprendra toujours", observe Nathaniel Gabor.

L’étude détaillée de ce phénomène ne sert pas seulement à mieux comprendre les mécanismes mis en œuvre par les plantes. Par biomimétisme, on pourrait imaginer que cette manière d’absorber la lumière soit utilisée pour améliorer les performances des panneaux solaires, en atténuant le "bruit" de l’énergie solaire.

Une équipe de chercheurs de l'Université de Stuttgart a envoyé dans l'espace, en septembre 2007, des oursons d'eau (ou tardigrades) avec la mission Foton-M3 à partir du cosmodrome de Baïkonour. Après avoir été exposés aux conditions hostiles de l'espace - rayonnement cosmique et ionisant, vide et froid extrême - ces petits animaux pluricellulaires, d'une taille de l'ordre d'un millimètre, ont été rapatriés à Stuttgart. Les chercheurs ont ainsi pu constater qu'un nombre non négligeable d'entre eux avait survécu.
Les oursons d'eau vivent dans la mer, l'eau douce et en milieu terrestre, dès lors qu'ils trouvent un film d'eau fin. Ils sont capables de résister à la chaleur comme au froid ou aux périodes de sécheresse en adoptant un état de latence (cryptobiose), dans lequel ils présentent une forme de tonneau et une activité métabolique nulle. Dès que les conditions environnementales s'améliorent, ils se réveillent en l'espace d'une demi-heure et rampent sur leurs huit pattes.
L'équipe du Dr. Ralph Schill a cherché à savoir si ces animaux peuvent également survivre dans l'espace. Pendant 10 jours deux espèces de tardigrades ont tourné autour de la Terre à 270 km d'altitude. Au lieu d'être protégés dans une capsule, ils étaient exposés aux conditions spatiales dans le module Biopan-6. Certains d'entre eux, protégés par des filtres, n'ont dû supporter que le vide et l'apesanteur, d'autres ont été exposés au rayonnement spatial à différentes intensités.
Le vide, qui conduit à un dessèchement extrême, n'a pas semblé poser de sérieux problèmes aux tardigrades. Le rayonnement, en revanche, qui se compose de rayons gamma, d'ultraviolets de la lumière solaire et de pluie de particules du rayonnement cosmique, a décimé l'échantillon. Les deux espèces se sont, en outre, avérées inégalement résistantes. A la différence de leurs cousins suédois (Richtersius coronifer), les tardigrades allemands (Milnesium tardigadum) ont bien supporté les UV. Certains d'entre eux ont même survécu à un rayonnement spatial non filtré: environ 2% d'entre eux ont pu être réanimés. Il reste à éclaircir comment ces animaux peuvent résister à de si fortes doses de rayonnement pendant 10 jours.
Les oursons exposés seulement aux rayons UV-A et UV-B ont globalement bien survécu à cette expérience. De retour sur Terre et après réhydratation, les chercheurs ont constaté que plus de la moitié des animaux avait résisté au séjour dans l'espace. Dans les jours suivants, quelques-uns sont morts, les autres se sont mis en quête de nourriture et ont même pondu des oeufs. Ceux-ci ont donné naissance à des oursons d'eau tout à fait normaux, ne présentant pas de séquelles liées au séjour de leurs parents dans l'espace.
Jusqu'ici, la résistance aux conditions très hostiles de l'espace n'avait été observée que chez des bactéries et des lichens, jamais encore chez des animaux. Pour le Dr. Schill, les oursons d'eau et leurs capacités particulières de survie devraient permettre d'apprendre beaucoup, en particulier sur la manière dont ces animaux protègent et réparent leurs cellules et leurs composants cellulaires. "Sur la base de ces connaissances, de nouvelles méthodes pourraient être développées pour mieux conserver des macromolécules, des cellules ou des organismes entiers", espère-t-il.

Des scientifiques ont découvert que les "rêveurs lucides" - les personnes qui ont conscience d'être en train de rêver - sont capables d'apprendre des choses et d'acquérir de nouvelles compétences en contrôlant leurs rêves.
Vous rêvez que vous êtes poursuivi par un monomaniaque qui veut vous tuer à coup de baguette de pain parce que vous portez le pull-over rouge tricoté par mémé? Vous n'avez qu'une seule option : attendre de vous réveiller. Une des principales différences entre le rêve et la réalité est le manquer de contrôle : on ne peut décider de faire un rêve, et lorsqu'on rêve, on est passif face aux événements. Une théorie, largement répandue, mais qui pourrait bien être mise à mal par les récents travaux d'un groupe de chercheurs de l'université de Yale.
Ce groupe de scientifiques a découvert que les "rêveurs lucides" - les personnes qui ont conscience d'être en train de rêver - sont capables d'acquérir de mémoriser des données et d'apprendre des choses à travers leurs rêves.
On savait jusqu'à présent que ce type de rêveurs parvenait à exercer un contrôle délibéré, non seulement sur le contenu, mais aussi sur le déroulement de leurs rêves. Tout en dormant, ils gardent leur libre arbitre. Dans un ouvrage intitulé Exploring the world of lucid dreaming, publié en 1997, Stephen LaBerge et Howard Rheingold détaillaient déjà une méthode pour parvenir à "se réveiller dans son rêve", et à en contrôler certains aspects. De nombreux "rêveurs lucides" ont racontent pouvoir voler à volonté. D'autres décrivent une sensation d'euphorie et de bien-être. Une femme a affirmé que son premier rêve lucide lui avait procuré "la sensation délicieuse de se fondre dans les couleurs et la lumière, avec un final digne du meilleur orgasme". Rien de moins.
Le grand défi des chercheurs est désormais de parvenir à "entraîner" ces personnes en leur disant de quoi rêver. Être le maître de ses rêves, permettrait de les manipuler dans le but d'apprendre et d'acquérir de nouvelles connaissances - bien qu'il soit impossible d'apprendre à jouer au violon de cette façon.
Les chercheurs ont aussi découvert que les "rêveurs lucides" ont un autre avantage sur les rêveurs "normaux" : ils sont en effet meilleurs pour tous les jeux d'argent et de hasard. Ces activités font en effet appel à des zones du cerveau - très bien maîtrisées par les "rêveurs lucides" - qui contrôlent les prises de décisions qui reposent sur l'émotion et les interactions sociales.
Les sceptiques avancent que la seule manière de connaître le contenu d'un rêve est à travers ce que le rêveur rapporte à son réveil, et qu'il est donc très difficile de savoir si quelqu'un maîtrise vraiment son rêve. Lorsque nous sommes éveillés, des techniques d'imagerie permettent dans une certaine mesure de savoir à quoi on pense. En théorie, il est possible de faire la même chose pendant le sommeil, car c'est un état où les pensées ont un contenu déterminé. Problème : les rêves font appel à l'inconscient, il est donc plus compliqué de décoder les pensées qui y sont liées, et de les contrôler.

Illustrer l'apprentissage par renforcement à partir de commentaires humains (RLHF*)

Les modèles de langage ont montré des capacités impressionnantes au cours des dernières années en générant des textes variés et convaincants à partir d'entrées humaines. Cependant, il est difficile de définir ce qu'est un "bon" texte, car c'est subjectif et ça dépend du contexte. Il existe de nombreuses applications telles que l'écriture d'histoires où l'on recherche la créativité, des textes informatifs qui doivent être véridiques, ou des extraits de code que l'on veut exécutables.

Rédiger une fonction de perte** pour capturer ces attributs semble impossible et la plupart des modèles de langage sont encore entraînés avec une simple perte de prédiction du prochain jeton (par exemple, l'entropie croisée). Pour compenser les lacunes de la perte elle-même, les gens définissent des métriques conçues pour mieux capturer les tropismes humains, telles que BLEU ou ROUGE. Bien qu'elles soient mieux adaptées que la fonction de perte elle-même pour mesurer les performances, ces mesures comparent simplement le texte généré à des références avec des règles simples et sont donc également limitées. Ne serait-il pas formidable d'utiliser le retour d'information humain sur le texte généré comme mesure de la performance ou d'aller encore plus loin et d'utiliser ce retour d'information comme perte pour optimiser le modèle ? C'est l'idée de l'apprentissage par renforcement à partir du feedback humain (RLHF)

Le RLHF a permis aux modèles de langage de commencer à aligner un modèle formé sur un corpus général de données textuelles sur celui de valeurs humaines complexes.

Le succès le plus récent de RLHF a été son utilisation dans ChatGPT. Compte tenu des capacités impressionnantes de ChatGPT, nous lui avons demandé de nous expliquer la RLHF :  

- Peux-tu m'expliquer comment le RL (reinforcement learning) avec retour d'information humain usant un modèle linguistique comme si j'avais 5 ans.

- Bien sûr, imagine que j'ai un robot nommé Rufus qui veut apprendre à parler comme un humain.  Rufus a un modèle linguistique qui l'aide a comprendre les mots et les phrases.

Tout d'abord Rufus va dire quelque chose en usant d'un modèle de langage, par exemple en disant :  - je suis un robot

Ensuite un humain va écouter ce qu'il a dit et va donner un avis pour dire si la réponse ressemble à langage naturel d'humain. Il pourra dire, par exemple. C'est pas très bon Rufus, un humain ne dit pas de manière générale "je suis un robot" mais plutôt "j'suis un robot" ou "je suis une machine".

Rufus va prendre en compte ce retour et l'utuiliser pour améliorer son modèle de langage, il va essayer de redire la phrase en utilisant  cette correction et va dire "j'suis un robot".

Ensuite l'humain va continuer de donner des retours de ce genre et petit à petit Rufus va commencer à s'exprimer comme un humain le fait en général.

Ici Chatgtp se débrouille étonnamment bien, mais ne couvre pas tout. Nous nous chargeons de combler ces lacunes !  (La suite sur le site en Info)

On demande parfois aux scientifiques s'ils entreprennent de nouvelles expériences en laboratoire ou s'ils continuent à reproduire les précédentes avec des résultats prévisibles. Si la plupart des scientifiques font la première chose, la croissance scientifique dépend également de la seconde et de la validation de ce que nous pensons savoir à la lumière de nouvelles informations.

Le National Institute of Standards and Technology (NIST) a examiné la structure et les propriétés du silicium, un matériau très étudié, dans le cadre de nouvelles expériences, et les résultats ont permis d'entrevoir une fenêtre possible pour détecter la "cinquième force". Ce qui pourrait nous aider à mieux comprendre le fonctionnement de la nature.

En termes simples, nous n'avons besoin que de trois dimensions de l'espace, à savoir nord-sud, est-ouest et haut-bas, et d'une dimension du temps, à savoir passé-futur, pour donner un sens au monde. Toutefois, comme l'a affirmé Albert Einstein dans sa théorie de la gravité, la masse déforme les dimensions de l'espace-temps.

Selon l'émission Science Focus de la BBC, dans les années 1920, Oskar Klein et Theodor Kaluza ont proposé l'hypothèse des cinq dimensions pour expliquer les forces de la nature, en plus de la gravité, seule force électromagnétique connue.

La découverte des forces nucléaires forte et faible a toutefois fait progresser l'hypothèse de Klein et Kaluza, qui fut fusionnée avec les forces électromagnétiques pour élaborer le modèle standard, qui explique la plupart des phénomènes naturels, mais pas tous.

Alors que les physiciens se tournent vers la théorie des cordes pour expliquer pourquoi la gravité est si faible, l'idée d'une vaste cinquième dimension refait surface, ce qui pourrait également expliquer la présence de matière noire.

Pour mieux comprendre la structure cristalline du silicium, les chercheurs du NIST l'ont bombardé de neutrons et ont évalué l'intensité, les angles et les intensités de ces particules pour tirer des conclusions sur la structure.

Des ondes stationnaires sont générées entre et au-dessus des rangées (ou feuilles) d'atomes lorsque les neutrons traversent la structure cristalline. Lorsque ces ondes se rencontrent, elles produisent de minuscules motifs connus sous le nom d'oscillations de pendellösung, qui fournissent des informations sur les forces rencontrées par les neutrons au sein de la structure.

Chaque force est véhiculée/représentée par des particules porteuses, dont la portée est proportionnelle à leur masse.

Par conséquent, une particule sans masse, telle qu'un photon, a une portée infinie et vice versa (dans les deux sens). En limitant la portée sur laquelle une force peut agir, on limite également sa puissance. Des expériences récentes ont permis de limiter la puissance de la cinquième force présumée sur une échelle de longueur allant de 0,02 à 10 nanomètres, indiquant ainsi une plage dans laquelle chercher la cinquième dimension où cette force opère.

La poursuite des recherches dans ce domaine pourrait bientôt conduire à la découverte de cette nouvelle dimension et, pour la première fois dans les écoles, les professeurs de physique, tout comme les étudiants, pourront se pencher sur un concept abstrait.

Même chez les plantes, l'habit ne fait pas le moine
Le Kwongan est une région écologique unique du sud-ouest de l'Australie. Elle a dévoilé quelques secrets souterrains du royaume végétal à des chercheurs de l'Université de Montréal et de l'University of Western Australia. Dans cet endroit on retrouve un type de végétation arbustive exceptionnellement riche en espèces qui poussent sur des sols parmi les plus infertiles au monde..
Cette particularité a permis aux chercheurs de découvrir que les plantes utilisent une diversité époustouflante de stratégies d'acquisition des éléments nutritifs dans ces sols extrêmement infertiles. "En milieu naturel, les plantes adaptées aux sols infertiles utilisent presque toutes la même stratégie aérienne leur permettant d'utiliser les nutriments du sol très efficacement: elles produisent des feuilles très coriaces qui persistent pendant plusieurs années. Par contre, jusqu'à maintenant la diversité des adaptations souterraines des racines dans les sols très pauvres demeurait inconnue.
Selon leur étude publiée dans la revue Nature Plants, le Kwongan contient presque toutes les adaptations d'acquisition des nutriments connues dans le monde végétal, sur des sols si pauvres que l'agriculture y est totalement impossible sans avoir recours à une quantité phénoménale de fertilisants. "Jusqu'ici, les scientifiques croyaient que la sélection naturelle aurait dû favoriser une seule stratégie racinaire particulièrement efficace pour l'acquisition des nutriments, étant donné l'extrême infertilité des sols, or, contrairement à ce que l'on observe pour le feuillage, où les différentes espèces de plantes convergent toutes vers la même stratégie d'utilisation efficace des nutriments dans les feuilles, il ne semble pas exister de solution miracle d'acquisition des nutriments par les racines dans les sols très pauvres. Des plantes poussant côte-à-côte peuvent utiliser des stratégies complètement différentes avec autant de succès.
Si les arbustaies semi-arides d'Australie sont perçues comme banales et homogènes, la réalité s'avère complètement différente. "Certaines plantes forment des symbioses racinaires avec des champignons, d'autres avec des bactéries, tandis que d'autres capturent et digèrent des insectes pour les nutriments qu'ils contiennent. De plus, un autre grand groupe d'espèces excrètent des composés organiques leur permettant d'augmenter la disponibilité des nutriments, dit Graham Zemunik, premier auteur de l'étude. Le Kwongan australien est l'un des points chauds de la diversité végétale sur la planète, au même titre que les forêts tropicales".
"Partout dans le monde, on transforme les écosystèmes à un rythme effarant, déclare M Zemunik. Afin de protéger la biodiversité dans le mesure du possible, il essentiel de mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes. Pour y parvenir, notre étude démontre l'importance d'étudier ce qui est dissimulé sous terre et qui n'est pas immédiatement perceptible."
Cette étude, financée par le Conseil australien de la Recherche et la Fondation Kwongan, fait partie d'un programme de recherche plus large mené par le professeur Etienne Laliberté explorant les liens entre la fertilité des sols, la biodiversité végétale et le fonctionnement des écosystèmes. Il est affilié à l'Institut de recherche en biologie végétale de l'Université de Montréal et son département des sciences biologiques. Il est également affilé à la School of Plant Biology de l'University of Western Australia, où il était superviseur de doctorat du premier auteur de l'étude, Graham Zemunik.

Vous vous souvenez de la psychose sur les punaises de lit à Paris ? C'était de la propagande... russe !

Vous les avez sûrement déjà oubliées, mais les punaises de lit ont pourtant accaparé l'attention de tous les médias en fin d'année dernière. Cet épisode, devenu viral sur les réseaux sociaux, pourrait bien avoir été " artificiellement amplifié " par la Russie, selon le ministre délégué français à l'Europe, Jean-Noël Barrot.

À l'été dernier, qui aurait pu imaginer un seul instant que de si petits insectes parviendraient à accaparer le débat public ? Pourtant, les punaises de lit se sont immiscées dans le quotidien des Français lors de leur dernier séjour à la Ville Lumière, au point de provoquer l'hystérie générale, particulièrement à l'approche des Jeux Olympiques de Paris 2024. D'ailleurs, le phénomène a pris une ampleur considérable sur Tik-Tok.

Pour Jean-Noel Barrot, il ne fait désormais plus l'ombre d'un doute que la Russie a joué un rôle dans le battage médiatique autour des punaises de lit dans l'Hexagone…

La psychose autour des punaises de lit à Paris aurait été amplifiée par la Russie

Si cet épisode semble aujourd'hui loin derrière nous, force est d'admettre que les punaises de lit ont chamboulé le quotidien des parisiens à l'automne dernier. Fauteuils de cinéma, sièges de train, écoles, lits… aucun lieu ne leur résistait pour semer la pagaille autour d'elles et se nourrir du sang des habitants ainsi que des touristes à Paris.

Mais, pour le ministre délégué français à l'Europe Jean-Noël Barrot, " la polémique des punaises de lit (...) a été artificiellement amplifiée sur les réseaux sociaux par des comptes dont il a été établi qu’ils sont d’inspiration ou d’origine russe ".

(Photo - Les punaises de lit sont très douées pour se dissimuler là où vous ne les attendez pas)

Vendredi dernier, sur la chaîne TF1, le ministre a même ajouté que le phénomène a été " très largement été amplifié par des comptes liés au Kremlin ", comme cela nous est rapporté par 20 minutes. 

La Russie, première menace dans la guerre informationnelle ?

En se fondant sur les récentes déclarations de Jean-Noël Barrot, les opérations de cyberattaques et de désinformation en provenance de la Russie se seraient considérablement multipliées ces deux dernières années, coïncidant ainsi avec le début de la guerre en Ukraine. 

Pour soutenir ses propos, celui-ci a même affirmé que " le président de la République a créé en 2021 un service qui s'appelle Viginum, dont la mission est de détecter ces manœuvres qui visent à déstabiliser l'opinion publique en France et à affaiblir le soutien public à l'Ukraine ".

Comme le rappellent nos confrères de la Tribune, Gérald Darmanin, le ministre de l'Intérieur, a déclaré cette semaine que la Russie représentait " la première menace " dans la guerre informationnelle. La France ayant présenté son soutien aux réfugiés ukrainiens, les services russes auraient discrètement contribué à répandre la psychose engendrée par les parasites à l'automne 2023, créant ainsi de faux rapprochements entre l'arrivée des Ukrainiens sur le sol français et l'invasion des punaises de lit.

L'axion, la particule fantôme qui pourrait percer le secret de la matière noire

La matière noire reste un grand mystère en astrophysique. Pourtant, une particule appelée axion pourrait en être la clé. Des chercheurs ont réussi à recréer un équivalent en laboratoire, ouvrant la voie à sa détection dans l’univers.

Imperceptible, mais essentielle à l’équilibre de l’Univers, la matière noire reste l’un des plus grands mystères de l’astrophysique moderne. De quoi est-elle composée ? Où se cache-t-elle ? Les scientifiques ont encore du mal à se mettre d'accord. Contrairement à la matière ordinaire qui compose tout ce qui nous entoure, la matière noire ne réfléchit ni n’émet de lumière. Sa présence n’est trahie que par les effets gravitationnels qu’elle exerce sur les étoiles, les galaxies et même sur la lumière elle-même.

Les scientifiques pensent toutefois qu’une particule spécifique pourrait constituer l’un des éléments de la matière noire : l’axion. Au cours d’une expérience révolutionnaire, des chercheurs de Harvard et du King’s College ont créé une imitation assez convaincante de cette particule. La pièce manquante du puzzle pourrait bien avoir été trouvée !

Une imitation de l’axion

L’axion est une particule hypothétique, c'est-à-dire que nous ne savons pas vraiment si elle existe. Dans les années soixante-dix, l’axion est théorisé par des scientifiques pour résoudre un problème de symétrie dont souffrait la "théorie des interactions fortes", qui décrit les forces qui maintiennent les quarks ensemble pour former des protons et des neutrons.

Avec leur expérience, les chercheurs ont tenté de créer une quasi-particule d’axion. Cette quasi-particule se comporte de la même façon que l’axion dans un matériau, en d’autres termes, c’est une sorte d'imitation. Une idée qui avait émergé pour la première fois en 2010 mais était restée infructueuse jusqu’à présent. Les scientifiques de Harvard et du King's College, semblent finalement avoir réussi à en créer, en utilisant un matériau composé de fines couches de tellurure de bismuth et de manganèse. Ces substances chimiques, une fois combinées, forment un matériau unique, particulièrement utile pour créer des quasi-particules.

Un matériau aux propriétés uniques pour traquer les axions

Dans ce matériau, les champs électriques et magnétiques sont intrinsèquement liés. La quasi-particule d’axion s’est ainsi formée grâce à cette oscillation entre le magnétisme et l’électricité : un comportement semblable à celui des véritables particules d’axion. Grâce à cette expérience, les scientifiques ont désormais la preuve de l’existence d’une quasi-particule d’axion dans ce matériau. Comme l’explique Interesting Engineering, "les oscillations observées dans cette nouvelle étude fournissent un signal clair et incontestable d’axions".

Le tellurure de bismuth et de manganèse pourrait également être utilisé pour développer un détecteur capable de repérer de vraies particules d’axion dans la nature, si elles existent. En effet, lorsqu’un axion pénètre dans le champ magnétique autour de ce matériau, il pourrait se transformer en photon (une particule de lumière). Ce photon interagirait alors avec la quasi-particule d’axion, ce qui permettrait d’amplifier le signal et de rendre l’axion détectable. Ce matériau ne se contente donc pas de reproduire le comportement de l’axion : il pourrait aussi devenir un outil concret pour le détecter dans la nature.

Une nouvelle étude met en doute le modèle standard d’expansion de l’Univers

Le taux d'expansion de l'Univers a deux valeurs différentes mais très précises et qui ne sont pas compatibles. Ce problème, connu sous le nom de tension de Hubble, rejoint d'autres questions, telles que l'origine de l'énergie noire et le problème de la planéité.

(Photo) Pour cette étude, des solutions numériques ont été obtenues pour les densités d'énergie/matière noire et pour le paramètre Hubble.

L'objectif de ce travail est d'expliquer la tension de Hubble à travers une interprétation géométrique de points de vue observationnels sur des variétés incorporées.

Des ensembles de données de 1048 supernovae Panthéon de type Ia et de 34 chronomètres cosmiques combinés à 7 échantillons basés sur la taille de l'oscillation acoustique radiale du baryon ont été utilisés pour contraindre le modèle.

Cette étude a été publiée dans la revue Classical and Quantum Gravity, par Robert Monjo et Rutwig Campoamor-Stursberg, professeurs au Département d'algèbre, géométrie et topologie de l'Université Complutense de Madrid.

L’expansion de l’Univers se produit-elle ou non comme on le pensait auparavant ?

Selon les auteurs, "les observations géométriques pures, telles que l'échelle de distance cosmique, montrent que l'expansion de l'Univers n'est pas comme celle observée dans le rayonnement de fond cosmique des micro-ondes". Cette différence, expliquent-ils, implique une incompatibilité statistique connue en cosmologie sous le nom de " tension de Hubble ", liée au paramètre d'expansion de l'Univers, dont le nom a été inventé en l'honneur de l'astronome Edwin Hubble, qui a détaillé le taux d'expansion il y a un siècle.

Ces travaux montrent que, lorsqu'on applique la géométrie analytique au mouvement des étoiles supernova, l'expansion cosmique se comporte " comme si elle était linéaire, avec une vitesse égale à l'inverse de l'âge de l'Univers ".

Selon Monjo, l'auteur principal de l'étude, les observations recueillies par les missions spatiales au cours des dernières décennies sont " déformées par les trajectoires courbes de la lumière dans l'espace en expansion ", provoquant une " accélération apparente ".

Pour prouver son hypothèse, l'étude analyse sa compatibilité avec la théorie standard, prédisant une "énergie sombre apparente" de 70%, c'est-à-dire "très similaire à celle vraisemblablement observée dans le fond cosmique des micro-ondes". La différence par rapport au modèle standard serait que cette valeur serait constante, c'est-à-dire qu'elle aurait toujours la même valeur pour s'ajuster à l'expansion linéaire.

Selon cette étude, intitulée " Perspective géométrique pour expliquer la tension de Hubble ", l'Univers serait fini, en expansion linéaire à la vitesse de la lumière, et fermé par un rayon de courbure égal à l'âge de l'Univers. Avec ces ingrédients, les auteurs dérivent une accélération fictive similaire à celle qui explique l’énergie noire.

Les auteurs envisagent l'hypothèse selon laquelle l'Univers pourrait être fini, (...) s'étendant linéairement à la vitesse de la lumière, et fermé par un rayon de courbure égal à l'âge de l'Univers (...).

Actuellement, tous les indices et alternatives à la matière noire sont sérieusement analysés par la communauté scientifique. Si les découvertes de Monjo et Campoamor-Stursberg se confirment, ce sera une nouvelle ère dans la cosmologie moderne.