La théorie de la relativité de Einstein nous dit que l’Espace et le Temps sont intimement liés et que le temps absolu est une illusion.

La mécanique quantique est encore plus surprenante. Dans un article de 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky et Nathan Rosen mettent en évidence un phénomène d’action à distance qualifié de « spooky » (qui donne des frissons) par Einstein : 2 particules intriquées (ayant interagi ou ayant une origine commune) se comportent comme un système unique, quelque soit la distance qui les sépare. Si on mesure l’une des particules, l’état de sa particule jumelle sera instantanément modifié.

Les corrélations entre les résultats des mesures locales effectuées sur ces particules sont si fortes qu’elle n’auraient pas pu être obtenues à partir d’une paire de systèmes classiques tels que 2 ordinateurs. Pour résumer, c’est comme si les particules quantiques vivaient en dehors de l’Espace-Temps. On appelle cela le « principe de non-localité » ou principe de non-séparabilité.

Comprendre ce phénomène d’inséparabilité quantique représente un défi majeur pour la physique moderne. Un point clé est que cette inséparabilité apparait sous différentes formes en mécanique quantique. Comprendre précisément la relation entre ces différentes formes est un objectif de longue date.

Le Dr Tamas Vertesi de l’Académie des sciences de Hongrie et le Dr Nicolas Brunner de l’Université de Bristol ont fait un pas significatif dans cette direction. Dans un article de Physical Review Letters, ils montrent que la forme la plus faible d’intrication quantique, appelée intrication quantique non-distillable, peut conduire à des corrélations quantiques non-locales, les formes les plus fortes d’inséparabilité. Selon le professeur Pawel Horodecki, théoricien quantique de l’Université de Technologie de Gdansk, « l’intrication est presque ‘invisible’ dans de tels systèmes, ce qui rend très surprenant le fait qu’ils puissent présenter ce phénomène de non-localité »

Le travail des Dr Vertesi et Brunner réfute une conjecture faite en 1999 par le Professeur Asher Peres, l’un des fondateurs de la science de l’information quantique. Peres affirmait que les états quantiques présentant une symétrie particulière par renversement du temps [critère de transposition partielle positive de Peres-Horodecki] ne pouvaient jamais conduire à la non-localité. Toutes les recherches dans ce domaine soutenaient cette conjecture de Peres… jusqu’à maintenant.

Outre sa contribution à notre compréhension des fondations de la théorie quantique, ce travail soulève de nouvelles interrogations en science de l’information quantique. Cela pourrait bien susciter un débat sur le rôle que l’intrication et la non-localité jouent en cryptographie quantique et en informatique quantique.

Source : University of Bristol

L’unité de mesure habituellement utilisée lorsque l’on parle de signification statistique est l’écart type (déviation standard), qui s’écrit avec la lettre grecque sigma en minuscule (σ). L’écart type mesure la dispersion d’une série de valeurs autour de leur moyenne.

Dans de nombreuses situations, les résultats d’une expérience suivent ce qu’on appelle une loi normale (distribution normale). Par exemple, si vous lancez une pièce 100 fois et que vous comptez combien de fois elle retombe sur Pile, le résultat moyen devrait être 50. Mais si vous faites ce test 100 fois, la plupart des résultats seront proches de 50, mais pas exactement. Vous obtiendrez presque autant de résultats avec 49 ou 51. Vous aurez quelques 45 ou 55 mais presque pas de 20 ou 80. Si vous reportez ces résultats sur un graphique, vous obtiendrez une forme bien connue appelée courbe de Gauss qui est en forme de cloche. C’est la distribution normale.

L’écart type permet de connaitre l’éloignement d’un point donné par rapport à la moyenne. Dans l’exemple du Pile ou Face, un résultat de 47 a une déviation de 3 par rapport à la moyenne de 50. L’écart type est la racine carrée de la moyenne des carrés des déviations par rapport à la moyenne. Une déviation standard, 1 sigma, tracé au-dessus ou en dessous de la valeur moyenne sur cette courbe de distribution normale, définirait une région qui inclurait 68% de tous les points de données. 2 sigmas au-dessus ou en dessous incluraient environ 95% des données, et 3 sigma en incluraient 99,7%.

Quand est-ce qu’un point de données particulier (ou un résultat de recherche) peut-il être considéré comme significatif ? La déviation standard peut nous fournir un critère : si un point de données se trouve à quelques déviations standard du modèle testé, c’est une preuve forte que le point de données n’est pas compatible avec ce modèle. Cependant, la manière d’utiliser ce critère dépend de la situation. John Tsitsiklis (professeur de génie électrique au MIT) qui donne un cours appelé « Fundamentals of Probability » explique « La statistique est un art, avec beaucoup de place pour la créativité et les erreurs ». Une partie de cet art se résume à décider quelles mesures ont du sens dans un cadre donné.

Par exemple, si vous faites un sondage sur les intentions de vote aux élections, la convention acceptée est que 2 déviations standard au-dessus ou en dessous de la moyenne nous donne un niveau de confiance de 95%, ce qui est raisonnable. Cet intervalle de 2 sigmas est ce à quoi les sondeurs font référence lorsqu’ils parlent de « marge d’erreur d’échantillonnage ».

Cela signifie que si vous faites un sondage sur une population entière et que vous obtenez une certaine réponse, et posez la même question à un 2ème groupe aléatoire de 1000 personnes, il y a 95% de chance que les résultats du 2ème groupe tombe dans les 2 sigmas du premier résultat. Si un sondage révèle que 55% de la population favorise le candidat A, alors, dans 95% du temps, un 2ème sondage pourrait indiquer un chiffre qui pourrait se situer entre 52 et 58%

Bien sûr, cela signifie aussi que dans 5% du temps, le résultat serait en dehors de l’intervalle de 2 sigmas. Cette incertitude est correcte pour un sondage d’opinion mais pas pour le résultat d’une expérience cruciale concernant la compréhension d’un phénomène important comme par exemple, l’annonce en automne dernier de la détection de neutrinos qui se déplacent plus vite que la vitesse de la lumière.

Techniquement, les résultats de cette expérience ont un très haut niveau de confiance : 6 sigmas. Dans la plupart des cas, un résultat de 5 sigmas est considéré comme une preuve suffisamment solide qui correspond à enciron 1 chance sur un million qu’une découverte soit simplement le résultat de variations aléatoires. Ce résultat de 6 sigmas signifie qu’il y a une chance sur 500 millions que la découverte soit un coup de chance.

Mais, pour cette expérience qui a le potentiel de remettre en question la physique moderne, 6 sigmas n’est pas un résultat suffisant. Pourquoi ? Parce que cela suppose que les chercheurs ont fait une analyse correcte et n’ont pas négligé la source d’une erreur systématique. Le résultat est si inattendu et révolutionnaire que c’est ce que la plupart des physiciens pensent qu’il est arrivé : une source d’erreur non détectée.

De manière intéressante, d’autres résultats provenant du même accélérateur de particules ont été interprétés assez différemment.

Une possible détection d’une particule appelée Boson de Higgs a été annoncée en fin d’année dernière. Les résultats avaient un niveau de confiance de seulement 2,3 sigmas, qui correspond à la probabilité d’une chance sur 50 que cela soit du à des erreurs aléatoires (niveau de confiance de 98%). Mais, parce que cela correspond à ce qui est attendu, la plupart des physiciens pensent que ce résultat doit être correct, malgré un niveau de confiance statistique beaucoup plus bas.

Cela devient encore plus compliqué dans d’autres domaines. Et particulièrement en sciences sociales et sciences médicales, comme l’explique Tsitsiklis. Un article de 2005 intitulé « Why most published research findings are wrong » (Pourquoi la plupart des résultats de recherche publiés sont faux) donne une analyse détaillée d’une variété de facteurs qui pourraient mener à de conclusions injustifiées. Cependant, ces facteurs ne sont pas pris en compte dans les mesures statistiques typiques utilisées, qui incluent la signification statistique.

L’article souligne que, en regardant de grands ensembles de données de suffisamment de manières différentes, il est facile de trouver des exemples qui passent les critères habituels de signification statistique même si ce ne sont que des variations aléatoires. Rappelez-vous l’exemple du sondage où une fois sur 20 (5%) le résultat tombe aléatoirement en dehors la zone de signification statistique. Même avec un niveau de confiance de 5 sigmas, si un ordinateur parcours des millions de possibilités il découvrira certains motifs totalement aléatoires qui répondent aux critères. Lorsque cela se produit, « vous ne publiez pas ceux qui ne passent pas » le test de signification statistique, mais certaines corrélations aléatoires donneront l’apparence de véritables découvertes. Et vous vous retrouvez à publier des résultats qui relèvent du coup de chance.

Un exemple : Plusieurs publications des 10 dernières années soutenaient qu’il y avait des corrélations significatives entre certains types de comportements ou processus de pensée et des images du cerveau obtenues grâce à l’imagerie par résonnance magnétique (MRI). Mais ces tests peuvent parfois trouver des corrélations apparentes qui sont seulement le résultat de fluctuations naturelles, ou « bruit », dans le système. En 2009, un chercheur a répété une telle expérience sur la reconnaissance des expressions faciales. Mais au lieu de réaliser cette expérience sur des sujets humains, il avait scanné un poisson mort (et avait obtenu des résultats « significatifs »).

Si vous regardez à suffisamment d’endroits, vous pouvez obtenir ce genre de résultat de « poisson mort », explique Tsitsiklis. Mais, à l’inverse, un résultat avec une faible signification statistique peut néanmoins soulever quelque chose qui mérite d’être étudié.

Il faut donc bien garder à l’esprit que ce n’est pas parce qu’un résultat répond à la définition acceptée de la signification statistique que cela en fait un résultat forcément significatif. Tout dépend du contexte.

Source : MIT

Comparez avec une image de la nébuleuse en lumière visible

La Nébuleuse de la Carène se trouve à environ 7500 années-lumière de la Terre dans la Constellation de la Carène. Ce nuage de gaz et de poussière est l’un des incubateurs d’étoiles massives les plus proches de la Terre. Il comporte plusieurs des étoiles les plus brillantes et les plus lourdes connues.

Une d’entre elle, la mystérieuse et très instable Eta Carina, était la 2ème étoile la plus brillante du ciel nocturne pendant plusieurs années aux alentours des années 1840. Elle devrait exploser en supernova dans un futur proche. La Nébuleuse de la Carène est un laboratoire cosmique parfait pour les astronomes qui étudient les naissances et les débuts de vie des étoiles.

Source : ESO

Les scientifiques utilisent maintenant cette information visuelle pour calculer exactement comment la matière s’est agglutinée en partant de l’époque où l’Univers avait seulement la moitié de son âge actuel jusqu’à maintenant

« La manière dont les amas de galaxies se sont regroupés sur les vastes étendues du ciel nous explique comment la matière visible ordinaire et la matière noire sont distribuées à travers l’Espace et dans le temps », explique Shirley Ho, astrophysicienne au Lawrence Berkeley National Laboratory et à l’Université de Carnegie Mellon qui a dirigé cette étude. « La distribution nous donne des règles cosmiques pour mesurer comment l’Univers s’est étendu, et une base pour calculer son contenu : combien de matière noire, combien d’énergie noire, et même la masse des neutrinos (pourtant difficiles à observer) qu’il contient. Ce qui reste est la matière ordinaire et l’énergie qui nous sont familières ».

Pour cette étude, Ho et ses collègues ont sélectionné 900 000 galaxies lumineuses parmi les plus de 1,5 millions de telles galaxies rassemblées par le Baryon Oscillation Spectrographic Survey (BOSS), la composante la plus importante du SDSS III en cours. La plupart d’entre elles sont d’anciennes galaxies rouges qui contiennent seulement des étoiles rouges, parce que leurs étoiles à combustion rapide ont disparu depuis longtemps, et qui sont exceptionnellement brillantes et visibles à de grande distances. Les galaxies choisies pour cette étude remplissent le plus grand volume d’espace jamais utilisé pour des mesures du regroupement galactique. Leur luminosité a été mesurée dans 5 couleurs différentes, permettant d’estimer le décalage vers le rouge de chacune d’entre elles.

« En couvrant une zone du ciel aussi large et en travaillant sur de telles distances, ces mesures peuvent sonder le regroupement de galaxies sur des échelles incroyablement vastes, nous donnant des contraintes sans précédent sur l’histoire de l’expansion, le contenu et l’évolution de l’Univers » explique Martin White (Berkeley Lab). « Le regroupement que nous mesurons sur les plus grandes échelles contient également l’information concernant l’origine et la structure que nous voyons sur nos cartes jusqu’à l’époque de l’inflation, et nous aide à contraindre (ou écarter) certains modèles de l’Univers primordial »

Après avoir intégré dans leur étude des informations provenant d’autres sources, l’équipe a dérivé un certain nombre de ces contraintes cosmologiques (mesures du contenu de l’Univers selon différents modèles cosmologiques). Parmi les résultats : dans le modèle le plus largement accepté, les chercheurs ont trouvé que (à moins de 2% d’incertitude), l’énergie noire représente 73% de la densité de l’Univers.

Source : Symmetry Magazine

La première nuit de vol de l’histoire du programme Lockheed Martin F-35 s’est déroulée le 20 janvier dernier dans le ciel de l’Edwards Air Force Base.

Piloté par le pilote d’essai Mark Ward, le F-35A [une variante à décollage et atterrissage conventionnel] a décollé à 1h05 heure et a atterri à 2h22 (heure française).

La FAA (Federal Aviation Administration) a déclaré que cette lumière qui a été vue à 8 pm CST (3h heure française) était en fait un météore.

Ce météore était inhabituellement gros et a causé un bang supersonique lors de son passage.

« Nous savons que ce n’était pas un avion, donc le candidat le plus probable est un météore » a déclaré Lynn Lunsford, porte-parole de la FAA.

Des pilotes et équipages au sol ont rapporté avoir vu une boule brillante qui a été repérée jusqu’à Oklahoma City au Nord et San antonio au Sud.

Ce météore était visible sur une trajectoire estimée à 805 km. « Pour être vu sur une zone aussi large, il devait être vraiment, vraiment haut » explique Lynn Lundsford.

C’est principalement avec les données de l’ESO que l’équipe de chercheurs incluant des astronomes de l’UC Santa Cruz et du Carnegie Institution for Science ont détecté cette nouvelle planète.

L’étoile autour de laquelle orbite cette planète fait partie d’un système à 3 étoiles. Cette étoile, appelée GJ 667C, est une naine de classe M qui comporte beaucoup moins d’éléments lourds [au-delà de l'hélium, tels que le fer, le carbone et le silicium] que notre Soleil. Les 2 autres étoiles (GJ 667A et GJ 667B) sont des naines oranges de classe K avec seulement 25% des éléments lourds que l’on trouve dans notre Soleil.

De tels éléments constituent la base nécessaire à la formation de planètes telluriques et c’est pourquoi on pensait qu’il était improbable de trouver des planètes de faible masse dans de tels systèmes solaires appauvris en métaux. Cette découverte implique que notre galaxie doit comporter des milliards de planètes telluriques potentiellement habitables.

On avait déjà observé une super-Terre (GJ 667Cb) avec une période orbitale de 7,2 jours autour de l’étoile GJ 667C mais cette découverte n’avait pas été publiée. Cette planète orbitait si près de son étoile qu’elle aurait été beaucoup trop chaude pour la présence d’eau liquide. La nouvelle étude avait été faite avec le but d’obtenir les paramètres orbitaux de cette planète mais l’équipe de recherche a détecté le signal d’une nouvelle planète : une « Super-Terre » appelée GJ 667Cc.

Avec une période orbitale de 28,15 jours et une masse minimum de 4,5 fois celle de la Terre, GJ 667Cc reçoit 90% de la quantité de lumière que la Terre reçoit. Mais, parce que la plupart de la lumière en question se trouve dans l’infrarouge, un pourcentage plus élevé de son énergie doit être absorbée par la planète. En combinant tous ces effets, on pense que la planète doit absorber environ la même quantité d’énergie de son étoile que la Terre en absorbe du Soleil.

Cette planète est la nouvelle meilleure candidate permettant le maintien d’eau liquide et, peut-être, le support de la vie telle que nous la connaissons.

L’équipe pense que le système pourrait contenir une géante gazeuse et une autre super-Terre ayant une période orbitale de 75 jours mais de nouvelles observations sont nécessaires pour confirmer ces 2 possibilités.

Via PhysOrg

Ils ont mesuré en laboratoire la chute libre du positronium, un atome exotique constitué d’un positron et d’un électron. Le positron est la l’antiparticule de l’électron. Il a une masse identique mais une charge positive. Si un positron et un électron se rencontrent, ils s’annihilent pour produire 2 rayons gamma.

Les physiciens David Cassidy (scientifique assistant) et Allen Mills (professeur de physique et d’astronomie) du Department of Physics and Astronomy ont d’abord séparé le positron de l’électron dans le positronium pour que ce système instable résiste à l’annihilation suffisamment longtemps pour pouvoir mesurer l’effet que la gravité a sur lui.

« A l’aide de lasers nous avons excité le positronium jusqu’à atteindre un état appelé atome de Rydberg, qui rend l’atome très faiblement lié, avec l’électron et le positron étant éliognés l’un de l’autre » explique David Cassidy. « Cela les empêche de se détruire mutuellement pendant un moment, ce qui signifie que vous pouvez faire des expériences avec ».

Les atomes de Rydberg sont des atomes très excités. Ils sont intéressants pour les scientifiques parce que plusieurs propriétés s’amplifient. Dans le cas du positronium, Cassidy et Mills voulaient atteindre une longue durée de vie pour l’atome de leur expérience. A l’état de Rydberg, la durée de vie du positronium s’accroît d’un facteur de 10 à 100.

« Mais cela n’est pas suffisant pour ce que nous essayons de faire » explique Cassidy. « Dans un futur proche nous utiliserons une technique qui communiquera un moment angulaire élevé aux atomes de Rydberg ». « Cela rend la désintégration des atomes plus difficile, et ils pourraient subsister jusqu’à 10 millisecondes (une augmentation d’un facteur de 100 000) »

Cassidy et Mills ont déjà créé des positronium de Rydberg en grande quantité en laboratoire. La prochaine étape sera de les exciter encore plus pour atteindre une durée de vie de quelques millisecondes. Ils créeront ensuite un faisceau avec ces atomes super-excités pour étudier leur déflexion due à la gravité.

« Si nous découvrons que l’antimatière et la matière ne se comportent pas de la même manière, ce sera très choquant pour le monde de la physique. Actuellement l’hypothèse est que la matière et l’antimatière sont exactement identiques (à l’exception des charges). Cette hypothèse conduit à penser qu’elles doivent avoir été créées en quantités égales lors du Big Bang. Mais, n’observant pas beaucoup d’antimatière dans l’Univers, les physiciens cherchent les différences entre matière et antimatière pour expliquer cela ».

Cassidy et Mills espèrent pouvoir effectuer la prochaine étape de leur expériences cet été. Ils ont été rejoints par Harry Tom (professeur de physique et d’astronomie), et Tomu H. Hisakado (étudiant).

Cette recherche est soutenue par des subventions de la National Science Foundation et de l’US Air Force Research Office.

Les résultats de recherche sont disponibles sur Physical Review Letters

Source : Université de Californie à Riverside

Vous pouvez retrouver ce résultat sur Wolfram Alpha

1/998001 = 0.000001002003004005006007008009010011012013014015016017018019020
0210220230240250260270280290300310320330340350360370380390400410420430440450
4604704804905005105205305405505605705805906006106206306406506606706806907007
1072073074075076077078079080081082083084085086087088089090091092093094095096
0970980991001011021031041051061071081091101111121131141151161171181191201211
2212312412512612712812913013113213313413513613713813914014114214314414514614
7148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172
1731741751761771781791801811821831841851861871881891901911921931941951961971
9819920020120220320420520620720820921021121221321421521621721821922022122222
3224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248
2492502512522532542552562572582592602612622632642652662672682692702712722732
7427527627727827928028128228328428528628728828929029129229329429529629729829
9300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324
3253263273283293303313323333343353363373383393403413423433443453463473483493
5035135235335435535635735835936036136236336436536636736836937037137237337437
5376377378379380381382383384385386387388389390391392393394395396397398399400
4014024034044054064074084094104114124134144154164174184194204214224234244254
2642742842943043143243343443543643743843944044144244344444544644744844945045
1452453454455456457458459460461462463464465466467468469470471472473474475476
4774784794804814824834844854864874884894904914924934944954964974984995005015

0250350450550650750850951051151251351451551651751851952052152252352452552652
7528529530531532533534535536537538539540541542543544545546547548549550551552
5535545555565575585595605615625635645655665675685695705715725735745755765775
7857958058158258358458558658758858959059159259359459559659759859960060160260
3604605606607608609610611612613614615616617618619620621622623624625626627628
6296306316326336346356366376386396406416426436446456466476486496506516526536
5465565665765865966066166266366466566666766866967067167267367467567667767867
9680681682683684685686687688689690691692693694695696697698699700701702703704
7057067077087097107117127137147157167177187197207217227237247257267277287297
3073173273373473573673773873974074174274374474574674774874975075175275375475
5756757758759760761762763764765766767768769770771772773774775776777778779780
7817827837847857867877887897907917927937947957967977987998008018028038048058
0680780880981081181281381481581681781881982082182282382482582682782882983083
1832833834835836837838839840841842843844845846847848849850851852853854855856
8578588598608618628638648658668678688698708718728738748758768778788798808818
8288388488588688788888989089189289389489589689789889990090190290390490590690
7908909910911912913914915916917918919920921922923924925926927928929930931932
9339349359369379389399409419429439449459469479489499509519529539549559569579
5895996096196296396496596696796896997097197297397497597697797897998098198298
3984985986987988989990991992993994995996997999 …

Source : Futility Closet

En l’honneur de Verner E. Suomi, un météorologue de l’Université du Wisconsin qui est reconnu comme étant le « père de la météorologie satellite », la NASA a renommé le satellite NPP et l’a baptisé Suomi NPP. Cette annonce a été faite le 24 janvier lors de la rencontre annuelle du American Meteorological Society de New Orleans.