Salut et bienvenue au Café des Scientifiques qui réouvre. C'est moi Malikou en charge de cette rubrique qui parle de sciences toutes les sciences Chimie, Physique, Maths, Biologie, Géologie et j'en passe...
Donc le plus souvent possible, petit exposé théorique sur un grand principe, loi, théorème, paradoxe scientifiques. Vous pourrez si vous le souhaitez proposez vos thèmes et me laisser faire des recherches et faire vos exposés.
Ensuite on pourra aussi parler d'actu scientfique, si vous avez lu quelque chose sur une découverte insolite, amusante ou intéressante venez en débattre.
Enfin pour le côté ludique, vous pouvez proposer des énigmes problèmes et défis pour exercer les méninges des membres du forum.
Sur ce prenez du plaisir dans ce topic, amusez-vous bien,

Malikou

Si je vous parle d’affichage d’images, vous me répondrez sans doute écran. Mais dans l’écran quels sont les mécanismes qui font que nous pouvons les voir. Il en existe trois types le tube cathodique, les cristaux liquides, le plasma.

I Le tube cathodique

Certains ont s’en doute pu l'observer après avoir fait exploser leur télé est en fait un accélérateur de particules dans lequel on a fait un assez bon vide (juste un accélérateur d’électrons aucune chance de découvrir mésons, bosons et autres leptons dans son salon). Pour accélérer les électrons il suffit d’appliquer une tension élevée entre une cathode métallique de charge électrique négative et l’anode chargée positivement. L’énergie électrique et convertie en énergie cinétique en vertu de la relation : 1/2mv²+Ei=e.U

Avec m masse de l’électron, v sa vitesse, e sa charge électrique et U la tension entre l’anode et la cathode et Ei l’énergie d’ionisation. A noter que l’énergie est quantifiée prend des valeurs discrètes mais ceci est du ressort de la mécanique quantique et sors du cadre de l’exposé.

L’écran en verre est intérieurement recouvert par une couche fine d’éléments phosphorescents, les luminophores. Les électrons lancés à très haute vitesse viennent exciter les luminophores (points rouges, verts et bleus que l’on aperçoit en s’approchant) qui comme de raison évacue le trop plein d’énergie sous forme d’un photon de longueur d’onde : lambda = hc/E

Avec h la constante de Planck, c la célérité de la lumière, E le trop plein d’énergie.

Ce sont ces photons qui nous permettent de voir les images à l’écran.

II L’écran plasma

Un nom très classe pour une technologie qui l’est tout autant. On utilise un gaz particulier appelé improprement le plasma qui est en fait un mélange de gaz rares (Argon 90% et Xénon 10%) ionisés c’est-à-dire dont les atomes ont perdus un ou plusieurs électrons. Le gaz est logés dans des cellules qui groupés par trois forment les fameux pixels. On utilise des électrodes qui sous tension excite le plasma qui va en se désexcitant libérer un rayonnement ultraviolet invisible qui va en excitant les luminophores être converti en photon visible. Ce dispositif n’est pas affecté pas des modifications du champ magnétique environnant et est fiable en conditions difficiles.

III L’écran LCD (liquid crystal display)

L’écran à cristaux liquides (nom bien paradoxal d’ailleurs) est celui qui semble être le plus en vogue car contrairement au plasma qui est fort cher. L’écran LCD semble offrir le meilleur compromis entre encombrement, consommation et prix. Il semble désigné pour remplacer l’écran cathodique qui cependant est plus compétent en haute définition. Déjà on s’en sert pour tous les domaines de technologie mobile, calculettes, téléphones etc…

Comment fonctionne-t-il ? En fait il utilise les propriétés de polarisation de la lumière par des filtres dits polarisant (en géologie, on se sert de ce genre de filtre pour différencier les cristaux dans les roches), de biréfringence dans certains cristaux liquides c'est-à-dire des milieux à deux indices de réfraction différents, la lumière est déviée et ralentie de deux façons différentes. Ceci est du au fait que les cristaux liquides sont un système polyphasé dont certaines phases ont les propriétés d’un liquide et d’autres celles de solides (on parle de phase nématique) d’où les différents indices de réfraction.

L’écran LCD se décompose en couches d'un un filtre polarisant, les électrodes avant, les cristaux liquides contenu dans des cellules et l’électrode arrière. Le champ électrique permet d’orienter les cristaux dans des directions différentes afin de modifier le plan de polarisation de la lumière, il n’agit donc que pour modifier la transparence. Le dispositif est alors dit passif ce qui signifie qui doit y avoir un source d’éclairage extérieure à l’écran.

Soit la source est la lumière ambiante auquel cas, on ajoute un miroir et la lumière qui a pu traverser les cristaux liquides est réfléchie vers l’observateur. Soit on place directement un rétroéclairage ou un projecteur ce qui permet une lecture même dans le noir ! Pour les écrans LCD couleurs on ajoute un filtre trichromatique (rouge, vert et bleu), il faut donc trois cellules par pixels (un par couleur). En jouant sur la transparence et les couleurs en variant le champ électrique on arrive à produire un spectre assez étendu mais encore assez léger par rapport à celui distinctif par l’œil humain.

Voilà vous savez l’essentiel sur les écrans désormais et comprenez le défi technologique que constitue la miniaturisation de ce composant fondamental !

Super le café des scientifiques reprend ! :D
Tiens je t'ai fait une petite pub sur le site dans les actualités :
http://www.boulevard-creation.com/Informatique/news.php?actu=10

Ouais tout plein d'articles pour vous rappeller les loborieux cours de physique.
Bah non c'est trop cool vive la science selon mailkou!

Aujourd'hui, c'est physique et on s'attaque à un principe très connu surtout de nom !!! Et très utilisé en mécanique des fluides et hydrodynamique, j'ai bien sur parlé du célèbre principe des vases communicants. De quoi s'agit-il exactement ?

I Enoncé du principe

Soit V et V' deux récipients reliés à leur base par un tube, et un liquide quelconque. Le liquide occupe la même hauteur dans chacun des deux récipients et ce quel que soit leur forme et à condition que la section (c'est à dire le diamètre du récipient) ne soit pas trop faible pour qu'il y ait déplacement du liquide par capillarité.

Concrètement c'est ce que l'on observe dans un tube en U, Ce schéma illustre ce fait :


On remarque facilement que h = h' faites des essais en faisant varier les hauteurs de V et V' et la distance qui les sépare.

II Explication

En fait tout est affaire de pression du liquide qui varie en fonction de la profondeur seulement. Parlons d'hydrostatique désormais, l'eau un fluide imcompressible, la pression à une profondeur h résulte donc de la pression Po qu'exerce l'air en surface, et du poids P de la colonne d'eau au-dessus de la membrane (grossièrement le fond du tube ou autre)

En V, le poids de l'eau est p = r x V x g
r masse volumique de l'eau
V volume de la colonne d'eau
g accélération de la pesanteur
Or V = S x h avec S surface de la section plane de la colonne d'eau et h la profondeur
Donc p = r.S.h.g
La pression de la colonne associée, par définition est le quotient de la force pressante (ici p) par la surface donc P colonne = rgh
La pression de l'eau est donc P = Po + P colonne = Po + rgh

En V' de la même façon, P' = Po + rgh'. Or l'eau étant un fluide imcompressible si les vases sont communicants il faut donc que P = P' soit que h = h' en simplifiant.

Ce résultat est très intéressant pour pas mal de domaines.

III Applications

C'est en utilisant le principe des vases communicants, que les villes sont alimentés en eau par les chateaux d'eau qui sont placés en hauteur comme l'avait très bien dit Panther. On s'en sert pour l'irrigation. C'est également comme ceci que les égyptiens mirent au point la clepsydre.

Le principe des vases communicants est un fait expérimental presque intuitif qui pourtant est utilisé partout où il y a manipulation de liquide du simple jardinier à l'ingénieur en hydrodynamique. Prochainement nous parlerons de quelque chose qui vous a comme moi sans doute échappé en primaire. C'est la vérification de multiplication par la fameuse Preuve par 9

Bonjour amis de la science !! Aujourd'hui cours magistral de mathématiques sur l'une des grandes curiosités des nombres entiers. En effet, pour vérifier si la multiplication d'un entier A par un entier B est bien égale à C, on a recours à une astuce étonnante dont vous avez sans doute entendu parler, il s'agit de la célèbre "Casting out nines" en anglais ou en français la preuve par 9.

I Expérience et Somme Numérique (ou Racine Numérique)

Prenons le nombre 113, considérons la division euclidienne par 9 de 113, 113=12x9+5. le reste de la division euclidienne est 5 car 0≥5>9.
Faisons la somme des chiffres de 113, 1+1+3=5 coïncidence ?
Prenons 2005 alors, 2005=9x222+7 or 2+0+0+5=7 tiens ?
Prenons 123, 123=9x13+6 or 1+2+3=6 tiens donc...
On peut essayer avec n'importe quel entier et le reste dans la division euclidienne par 9 est égal à la somme de ses chiffres. On verra pourquoi plus tard.

Introduisons alors une opération particulière la Racine numérique, c'est en fait la somme des chiffres qui compose le nombre entier soit donc un entier écrit en base 10, n=abcd par exemple et bien la racine numérique de n est a+b+c+d. Mais si cette somme est supérieure à 8 on réitère le procédé avec les chiffres qui compose la racine numérique.
Ex: 471, 4+7+1=12, 1+2=3 donc la racine numérique de 471 est 3
Le 9 est l'élément neutre de la racine numérique car 9=9x1+0 dès lors la racine numérique de 9 est 0.

II Division euclidienne par 9 (approche modulaire)

Pour expliquer le fait que le reste dans la division euclidienne par 9 est égale à la racine numérique du nombre, on introduit un nouvel élément la congruence. Deux nombres sont congrus modulo 9 (mod 9) si leur différence est un multiple de 9.
dès lors pour 10=9x1+1, 10-1=9 donc 10 et 1 sont congrus mod 9 (on notera 10 Ξ 1 (9) ). De même 113 Ξ 5 (9)
Or, 10 est intéressant car c'est la base la NPZ (Numérotation Positionnelle munie d'un Zéro) notre système de numérotation.
En effet, en maths on démontre par récurrence sur n, que pour tout entier naturel n non nul et entiers a,b,c,que si a Ξ b (c) alors a^n Ξ b^n (c) pratique car dès lors :
Comme 10 Ξ 1(9) alors 10^n Ξ 1^n (9) Ξ 1(9) quelque soit l'entier naturel n non nul. Décomposons alors le nombre entier n=abcd, on peut l'écrire en base 10, n=ax10^3 +bx10^2+cx10^1+dx10^0
Dès lors les puissances de 10 étant congrues à 1(9), le nombre n Ξ a+b+c+d (9) car avec les congruences l'addition et le produit s'appliquent. Par souci de clarté on étudie le cas d'un entier à 4 chiffre écrit en base 10 mais cela se généralise à tout les cas de manière très simple.

De ce fait, tout entier est congru modulo 9 à sa racine numérique. D'ailleurs on vient de démontrer par la même occasion, le critère de divisibilité par 9 c'est par cette petite astuce que fonctionne le soit disant lecteur de pensée que vous pouvez essayez sur notre forum.

III La preuve par 9

Soit la multiplication AxB=C
Dès lors, la preuve par 9 en elle-même. En fait elle consiste à refaire l'opération en subsituant aux nombres A et B leurs racines numériques, et à voir si leur produit est égal à la racine numérique de C le résultat. En effet,
Si A Ξ racine numérique de A (9) et B Ξ racine numérique de B (9)
alors AB Ξ racine numérique de A x racine numérique de B (9)
soit C Ξ racine numérique de A x racine numérique de B (9)
ou encore :
racine numérique de C = racine numérique de A x racine numérique de B
Attention il s'agit d'une induction et non d'une équivalence, détail qui a son importance.

Car c'est la que réside le principe de la preuve par 9, si le produit des racines numérique de A et B est différent de celle de C alors le résultat de la multiplication est faux en revanche ce n'est pas parce que racine numérique de C = racine numérique de A x racine numérique de B que C=AB car comme je le disais précédemment il s'agit d'une induction. Un exemple facile pour s'en convaincre 12x3
en racine numérique donne 3x3 donc 9 donc 0. Or la racine numérique de 9 c'est 0 or vous savez tous comme comme quoi que 12x3=9 est faux tout simplement parce que 12x3=36.

La preuve par 9 in situ,
892x1574=1404006 appliquons la preuve par 9
La croix de la preuve se présente ainsi :

racine numérique de 892 |Produit des racines numériques
-------------------------------------------------------------------------------
racine numérique de 1574|Racine numérique du résultat trouvé

Si Produit des racines numériques≠Racine numérique du résultat alors la preuve par 9 n'est pas vérifiée le résultat est donc faux.

La croix de la preuve de l'opération étudiée est :
1|8
-----
8|6 or 8≠6
L'opération ne vérifie pas la preuve par 9 je me suis donc trompé, le résultat est donc Faux.
892x1574=1404008 j'ai tapé la multiplication cette fois sur ma calculette. Le résultat est bon normalement.
La croix de la preuve cette fois :
1|8
----
8|8 Avec le bon résultat la preuve par 9 est cette fois-ci vérifiée.

IMPORTANT : La preuve par 9 n'est pas exclusive aux multiplications on peut faire la preuve par 9 pour des additions, soustractions, ou encore division car les propriétés des congruences le permette, il suffit de chager d'opération entre les racines numériques !!!

La preuve par 9 porte en fait mal son nom car ce n'est pas la preuve qu'une opération est juste mais la preuve qu'une opération est fausse si la preuve par 9 n'est pas vérifiée. On pourrait envisager d'autres "preuves" moins pratiques comme une preuve par 61 ou encore la très rarement utilisée preuve par 11. En résumé on retiendra que si la preuve par 9 ne fonctionne pas alors le résultat trouvé est faux. Si elle fonctionne le résultat n'est pas forcémment juste, ce qu'on peut seulement dire c'est qu' il est congru au bon résultat modulo 9 !!

Bonjour à tous, aujourd'hui nous allons parler de physique nucléaire. Dans le monde les sources d'énergies principales sont le Pétrole, la Fission nucléaire, l'Eau, le Vent ou encore le Soleil. Mais le problème c'est que les spécialistes estiment que le Pétrole va être de plus en plus difficile à extraire, les déchets nucléaires vont s'accumuler, l'eau le Soleil et le Vent ne donnent que des résultats mitigés et insuffisants pour alimenter un monde sans cesse plus "énergivore". L'un des grands défis du XXIème siècle sera de trouver une autre source d'énergie moins polluante et qui pourrait a elle seule garantir l'avenir énergétique de la planète. La piste officielle et celle dont les recherche semble avancer le plus c'est la fusion nucléaire, ne pouvant jusqu'à lors se produire qu'à très haute température au coeur du Soleil ou dans les accélérateurs de particules et que bientôt le réacteur international ITER va bientôt être en mesure de réaliser. Seulement voilà, pour atteindre l'ignition, où le rendement serait positif il faut des température de 50 à 100 x 10^6 °C, et produire tritium : ³H. Bref, elle est porteuse d'espoir mais ... Certains scientifiques sont convaincus qu'une autre voie est possible c'est la fusion nucléaire à température ambiante, appelée familièrement la Fusion Froide.

I Les transmutations : Quand les atomes changent de place dans le tableau périodique

Faute de mieux un noyau X avec un nombre de masse A et un nombre de charges Z sera noté : (A/Z)X

On a tous appris que d'après le principe de conservation des éléments chimiques il est impossible que si un atome d'hydrogène est présent parmi les réactifs, il le sera dans les produits soit c'est vérifié dans les réactions chimiques traditionnelles à l'échelle atomique.
Mais pour ceux qui connaissent un peu la physique nucléaire, ils savent bien qu'un noyau d'Uranium 235 peut fissionner en effet :

(235/92)U +(0/1)n ---->(94/38)Sr +(139/54)Xe +3(1/0)n

L'Uranium a fissionné en deux noyaux fils Strontium 94 et Xenon 139 libérant 3 neutrons.

Autre possibilité bombarder, un noyau avec des lasers d'autres noyaux lancés à grande vitesse dans un accélérateur de particules. Ainsi on forme les noyaux très lourds comme le Darmstatdium 110 (Ununilium) par bombardement de Plomb 208 avec des ions Nickel 62.

(208/82)Pb + (62/28)Ni ----> (269/110)Ds + (1/0)n+ rayonnement gamma

Le Darmstatdium 110 n'a une demi-vie que de l'ordre de la microseconde et fissionne spontanément ensuite (c'est le phénomène de radioactivité).

Enfin the last but not the least, la fusion nucléaire qui permet de deux noyaux de d'Hydrogène de donner du Deutérium (Hydrogène 2).

(1/1)H +(1/1)H ---->(1/1)H +(0/1)e ((0/1)e est le positron)

Cette dernière est mpossible à réaliser sur Terre, les fusions que l'on souhaite contrôler impliquent le Deutérium et le Tritium (Hydrogène 3) et produisent de l'Hélium 4.

(2/1)H +(3/1)H ---->(4/2)He +(1/0)n ((1/0)n est le neutron), par exemple.

Ces trois types de transmutations permettent aux éléments chimiques de se promener de cases en cases dans le célèbre tableau de Mendéléiev. On peut ainsi transmuter le plomb en or comme les alchimistes mais l'énergie à fournir revient plus cher que l'or produit.

II Equivalence masse-énergie, comparatifs fusion/fission

Dans le cadre des fissions et des fusions on cherche à produire de l'énergie et ces réactions en produisent des quantités considérables tout simplement du fait que la masse est une forme d'énergie, qui ne connaît pas le célèbre postulat d'Einstein :

E = m.c²
E énergie en J
m masse en kg
c célérité de la lumière dans le vide en m.s-1

Or on s'aperçoit que les particules séparés sont plus massives que quand elle sont associées dans les noyaux atomiques on appelle ceci le défaut de masse.

D=(Z mp + (A-Z) mn) – m (X), pour un noyau X de Z protons et A-Z neutrons
mp masse du proton en kg
mn masse du neutron en kg
m(X) masse du noyau X en kg

D=(m avant – m après) de façon générale pour les réactions nucléaires.

L'énergie récupérée au cours de ces réactions nucléaires est appelé l'énergie de liaison elle est égale à :
Eℓ = D.c².
Eℓ énergie de liaison en J
D défaut de masse en kg

Au cours de la fission une mole d'uranium 235 libère 1,93 x 10^13 J. La formation d'une mole d'hélium quand à elle libère 1,70 x 10^12 J. Mais une mole d'U 235 pèse 235 g tandis qu'une mole d'hélium pèse 4 g il vient qu'à masse égale l'énergie récupérée pas fusion est (235/4 x 1,70x10^12)/(1,93x10^13)= 5,1 fois plus importante que par fission (exactement 4,6 du fait de mes arrondis). Véridique.

III L'expérience de Pons et Fleischmann, trop belle pour être vraie ?

Stanley Pons (à gauche) et Martin Fleischmann(à droite) devant leur montage

En 1989, deux électrochimistes Stanley Pons et Martin Fleischmann de l'université de Utah affirmaient avoir réalisé la Fusion froide par simple électrolyse de l'eau lourde. Retour sur une expérience historique qui a fait un effet bœuf il y a 16 ans.
Le protocole expérimental de Pons et Fleischmann est pourtant très simple, il consiste en l'électrolyse de l'eau lourde entre deux électrodes de Palladium et Platine. L'eau lourde de formule H2O se caractérise par le fait que l'atome d'Hydrogène est en fait un atome de Deutérium. A l'électrode de Palladium, ils obtinrent un dégagement de chaleur anormal prouvant d'après eux que l'électrode de Palladium est le siège de réactions de fusions nucléaires et ce sans apport de chaleur extérieur. C'est la célèbre expérience de "la fusion froide".

Le principe de la fusion froide.

En effet le cristal de Palladium présente des interstices dans lesquelles les atomes de deutérium qui y migrent, s'accumulent, forcées de se rapprocher toujours plus, il finissent par échapper à l'influence de l'intéraction électrostatique :

F = k.|qA x qB|/ d²
F en N
k constante de Coulomb en SI
q charge des atomes en C
d distance entre eux en m

et à être soumis à l'intéraction électromagnétique forte qui assure la cohésion des noyaux on dit qu'ils franchissent la barrière de Coulomb.
Le four absolu, l'expérience est rejetée en bloc par la communauté scientifique pour laquelle la barrière de Coulomb ne peut être franchie à froid, et que le dégagement de chaleur n'est du qu'à une erreur expérimentale de mesure de la température. De plus certains laboratoires n'ont pas pu observer les résultats annoncés. De plus comment expliquer qu'il se forme de l'Hélium 4 sans rayonnement gamma (de l'ordre de 23,8 MeV en fusion chaude). Cette expérience défie toutes les lois de la physique.
Cependant Pons et Fleischmann sont peut être sur le point de prendre leur revanche en effet Antonella Ninno et son équipe de scientifiques italiens ont mis au point une expérience similaire à celle de Pons et Fleischmann mais plus élaborée. Les résultats sont éloquents en 6h de fonctionnement on mesure 6x10^4 atomes d'Hélium 4 (c'est 20 fois plus que le bruit de fond du à une pollution par l'Hélium 4 présent dans l'air), et une production de chaleur de 20 mW. Mais aucune publication ne lui a été accordée prétextant des mesures de chaleurs erronées. En fait leur échec est due à une absence d'explication théorique à l'image de la supraconductivité que nul pourtant ne peut nier que cette dernière fait léviter les aimants. En France, le professeur Dufour cherche à améliorer les mesures de chaleur pour fournir la preuve indubitable de l'existence de la Fusion Froide.

En résumé, la Fusion Froide est négligée au profit de la Fusion à chaud mais pour autant elle n'est pas dénuée d'intérêt et elle n'en est pas moins porteuse d'espoir. A l'image de Fleischmann, on peut regretter ce rejet massif de la communauté scientifique qui pense que c'est une hérésie défiant toute les lois en place. La science aujourd'hui malheureusement à l'impression de tout savoir si bien que des phénomènes aussi stupéfiants sont attribuées à des erreurs en tout genre. C'est pourtant oublier que "la science naît de l'étonnement" (Aristote) et qu'à la stupéfaction suit la recherche pour enfin trouver l'explication théorique. Comment espérer une explication théorique si on etouffe les recherches de cette façon ? Je pense qu'il faut croire en la Fusion Froide qui en est encore à ses balbutiements mais qui pourrait être finalement l'avenir du nucléaire sans ses inconvénients…

Bonjour à toutes et à tous, aujourd'hui on refait de la physique pour parler des états de la matière. Vous connaissez tous l'état solide, gazeux et liquide et bien désormais les scientifiques sont en mesure d'en réaliser un quatrième artificiellement qui n'a probablement jamais existé dans l'univers, c'est ce que l'on appelle les Condensats de Bose-Einstein.

I Les états de la matière et la Température

Vous en connaissez déjà 3, ce petit diagramme va les récapituler :

Température en K
^+chaud
- Etat Gazeux
- Les atomes s'agitent dans tous les sens (Chaos Brownien)
- Leurs vitesses relatives sont très grandes
-
- Etat Liquide
- Les atomes glissent les uns sur les autres
- Leurs vitesses relatives sont moyennes
-
- Etat Solide
- Les atomes sont fixés ensembles
- Leurs vitesses relatives sont nulles.
-
-+froid

Bien entendu d'un produit à l'autre les températures de changement d'état sont variables. Mais qu'est-ce que la température déjà ? "c'est chaud, c'est froid, c'est tiède", ok bon quittons le CM2. En fait la température mesure l'agitation interne de la matière, c'est-à-dire en fait les vitesses relatives des atomes, la vitesse des uns par rapports aux autres plus la température est élevé plus les atomes sont agités. Vous allez me dire alors qu'à l'état solide, plus un seul atome ne se déplace et donc que le Zéro Absolu (-273,15 °C ou 0 K) est atteint. Faux car il faut aussi considérer le fait que les atomes peuvent vibrer. A l'état solide leur seul mouvement est la vibration, si on annule la vibration à se moment là on aura atteint le zéro absolu.

II Au voisinage du Zéro absolu : Un nouvel état

C'est en 1924 qu'Albert Einstein prend connaissance des travaux du physicien bengali Satyendranâth Bose qui démontra la loi de Planck pour le rayonnement du corps noir en traitant les particules comme un gaz de particules identiques (Les rayonnements électromagnétiques et la loi de Planck feront l'objet d'un autre article). Il généralise cette idée aux gaz de particules matérielles, en 1925 il démontre alors que si la densité spatiale n de ce système de particules est supérieur à la valeur critique :

n c ≈ 0,166/h³(m.kB.T)^(3/2)

h constante de Planck 6,626068 × 10-34 m².kg/s
kB constante de Boltzmann 1,3806503 × 10^-23 m².kg.s^-2.K^-1 ou encore en J/K.
Pas de panique il s'agit simplement du rapport entre la constante des Gaz Parfaits sur le Nombre d'Avogadro rien de plus.
T la température en K.

Alors le système se "condense" dans l'état d'énergie le plus bas. La densité spatiale, c'est l'inverse du cube de la distance moyenne entre les particules d en effet : d = n^(-1/3) ce qui donne n = 1/d³. En fait l'analyse d'Einstein est équivalente à comparer d avec un autre grandeur λ la longueur d'onde thermique de de Broglie.

λ= racine carrée(2Πh/m.kB.T)

Pour savoir ce que signifie cette grandeur il faut laisser de côté le modèle planétaire de Rutherford et entrer dans la mécanique quantique où sous certaines conditions les atomes (comme le font les photons) se comportent comme des ondes et donc possèdent eux aussi une longueur d'onde. Il devient facile alors de s'imaginer la condensation de Bose-Einstein.

Elle se produit quand λ devient aussi et même plus grande que d (Quand T tends vers 0) en effet les atomes-ondes se recouvrent et s'enchevètrent et finalement leurs vitesses et leurs directions sont identiques. De façon analogue c'est qui se produit quand une foule de gens parlent en même temps et que finalement on ne perçoit qu'un son unique ce que l'on appelle communément le brouhaha. Bref, les atomes forment dès lors une onde géante c'est cette onde géante que l'on appelle un condensat de Bose-Einstein. Mais cet état n'est encore que purement théorique et n'existe que sur le papier pour le moment si bien que même Einstein lui-même n'osait pas y croire, "C'est une belle théorie mais contient-elle une vérité" disait-il.

Schéma simplifié de la condensation de Bose-Einstein. En (4), un condensat.

III Quand la condensation de Bose-Einstein devient réalité

C'est en 1995, que les professeurs Cornell, Wieman, Ketterle réalisent les premiers condensats de Bose-Einstein en effet, désormais il est possibles d'atteindre des températures de l'ordre du nK (le vrai froid looool !!). Ainsi des atomes d'Hydrogène, d'Oxygène, de Rubidium,des molécules d'eau, de dilithium, de dioxyde de carbone peuvent en principe se condenser de la sorte. Il suffit que leur nombre de particules (neutrons, protons, électrons) soit pair.
Quelles applications ? Et bien, l'étendue des possibilités est énorme si bien qu'on ne sait pas encore très bien à quoi vont servir les condensats. A l'image des lasers de lumière, il sera possible de créer des lasers de matières. Leur précision supérieure aux lasers de lumière et il sera possible de d'augmenter les capacités des ordinateurs et de créer les fameux ordinateurs quantiques. Exemple éloquent, aujourd'hui il faudrait pour factoriser un nombre de 400 chiffres avec tous les ordinateurs de la Terre, un milliard d'années, avec un ordinateur quantique deux ans suffiront, la classe quand même.

Comme les lasers de lumières, les condensats annoncent une véritable révolution. La maîtrise de la matière sous cet état pourrait ouvrir des perspectives énormes si bien qu'elles restent encore à inventer…

Juste une petite mise à jour du café des Scientifiques, J'ai simplement transféré le contenu de l'ancien forum sur le nouveau.