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Physique de l’espresso

Une recette ancestrale

Dans les grandes lignes, depuis son invention en 1884, la préparation d’un espresso consiste à forcer de l’eau chaude à passer assez rapidement à travers du café moulu très fin. Plus précisément, la température de l’eau doit être d’environ 90°C, son volume de 25 mL et afin qu’elle ...

Des panneaux solaires bifaces

Les panneaux solaires : du silicium « dopé »

Dans un panneau solaire, l’énergie lumineuse est convertie en courant électrique, grâce à l’effet photoélectrique où un photon arrache un électron à un atome. Pour cela, il faut ...

Les électrons peuvent s’écouler comme l’eau

Lorsque l’eau s’écoule dans un tuyau, ce sont les interactions entre ses molécules qui la freinent. A l’inverse, lorsque des électrons s’écoulent dans un fil conducteur, c’est avant tout le fil lui-même qui les freine. Une équipe de chercheurs britanniques et israéliens, ...

Les cristaux temporels

Réseaux cristallins associés à l'eau. by Psi?edelisto, based on version by Dbuckingham42 - Own work, CC BY-SA 4.0,

Cristal et brisure de symétrie 

Un cristal est un état de la matière dans lequel les atomes sont ordonnés selon une périodicité spatiale ...

Du ribose dans les météorites

Le ribose, sucre vital

L’ADN - ou acide désoxyribonucléique - est formé en particulier d’un sucre, le désoxyribose, lui-même un dérivé du ribose (C5H10O5). Plus précisément, dans le désoxyribose (C5H10O4) un groupement hydroxyle (-OH) du ribose ...

Un nouveau comportement des électrons

Cooper pairs - Tem5psu CC BY-SA
Isolants, conducteurs et semi-conducteurs

Le comportement d’un solide cristallin relativement au courant électrique, peut être celui d’un isolant, d’un semi-conducteur, d’un métal ou d’un supraconducteur. Dans les isolants, ...

Interférences et biomolécules

CC BY-SA 4.0 Alexandre Gondran
Les expériences d’interférences mettant en jeu des molécules de plus en plus grosses et lourdes révèlent que les lois de la mécanique quantique sont applicables bien au-delà du monde de « l’infiniment petit » des électrons, des photons...

Les fentes de Young
Rappelons la fameuse expérience des fentes de Young, réalisée au tout début du XIXe siècle. La lumière issue d’une source ponctuelle tombe sur un obstacle opaque percé de deux fentes parallèles très fines et très rapprochées. Sur un écran placé derrière on observe non pas deux bandes claires (une en face de chaque fente), mais une série alternée de bandes claires et sombres : des franges d’interférences. On explique ce phénomène en admettant que la lumière passée par l’une des fentes et celle passée par l’autre se recouvrent sur l’écran d’observation et se renforcent (zones claires) ou se contrarient (zones sombres). Si la différence de longueur des deux trajets depuis chacune des fentes jusqu’à un point sur l’écran est un multiple entier de longueur d’onde, les deux lumières se renforcent ; en revanche, si l’écart vaut une demi-longueur d’onde, elles se retranchent, il y a extinction : leur somme donne alors de l’obscurité. Tout cela s’explique sans mystère dans le cadre de la théorie ondulatoire de la physique classique. Mais la mécanique quantique prédit que si la lumière est envoyée sous forme de photons, un à un, les uns après les autres, leur accumulation devrait encore donner des franges sur l’écran d’observation : des bandes parallèles alternativement surpeuplées et sous-peuplées par les points d’impact des photons ! L’expérience confirme ce résultat très étrange.

Des intérférences avec des molécules 
Le même résultat est encore obtenu même si les particules sont des électrons, des atomes, de petites molécules, voire des fullerènes comme cela a été réalisé à la fin des années 1990… Cela signifie qu’à cette échelle, la matière ne se comporte pas comme un grain ordinaire, car l’expérience des fentes de Young réalisée avec des billes ou des grains de sable donne sans surprise juste deux séries de points d’impact, une en face de chaque fente. La question est donc de savoir à partir de quelle dimension le comportement classique laisse sa place à un comportement quantique, interférentiel. Très récemment, deux collaborations internationales ont chacune réalisé une expérience d’interférences avec de très grosses molécules, cependant en employant avec un autre dispositif que des fentes de Young. Le premier groupe (Chine, Autriche, Suisse, Allemagne) a réussi une prouesse puisque leur molécule est composée d’environ 2000 atomes (il s’agit d’une porphyrine), tandis que la seconde équipe (Autriche, Royaume-Uni, Etats-Unis) a expérimenté avec un antibiotique composé de quinze acides aminés, la gramicidine A1. Ces résultats extraordinaires constituent un pas de plus vers des expériences quantiques avec des organismes vivants !

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Du ribose dans les météorites
La découverte de ribose dans une météorite ouvre des perspectives en matière d'exobiologie

Le ribose, sucre vital

L’ADN - ou acide désoxyribonucléique - est formé en particulier d’un sucre, le désoxyribose, lui-même un dérivé du ribose (C5H10O5). Plus précisément, dans le désoxyribose (C5H10O4) un groupement hydroxyle (-OH) du ribose est remplacé par un atome d’hydrogène H. Le ribose est la molécule organique de base de l’ARN ou acide ribonucléique. Ce nom étrange « ribose » provient de la concaténation de « ose » soit sucre (comme dans glucose, sucrose, fructose…) et de RIB, l’acronyme de Rockefeller Institute of Biochemsitry où ce sucre a été découvert en 1908.

La découverte

Chose extraordinaire, ce sucre formant un cycle à cinq atomes de carbone, vient d’être identifié pour la première fois sur deux météorites, toutes deux estimées plus âgées que la Terre, l’une provenant du Maroc, l’autre d’Australie. Comment être sûr que ces molécules appartiennent bien aux météorites ? Qu’elles ne les ont pas contaminées après leur chute sur Terre ? Grâce à l’analyse isotopique. En effet, le carbone existe essentiellement sous forme de deux isotopes, le carbone-12 (C12) et le carbone-13 (C13), les variétés C11 et C14 étant extrêmement rares. Il est bien établi que la proportion de C13 est plus élevée dans les météorites que sur Terre où cet isotope représente 1% du carbone. Justement, l’analyse des molécules de ribose a montré que le rapport isotopique C13/C14 ne correspond pas à celui du carbone sur Terre, mais bien à celui du carbone météoritique.

Perspectives

Il s’agit là d’une découverte tout à fait remarquable, car s’il est vrai que des acides aminés ont déjà été observés sur des météorites, la découverte de ribose extraterrestre est un nouvel élément qui milite en faveur de l’origine extraterrestre de la vie. La prochaine étude à laquelle les chercheurs vont se consacrer est la détermination de la forme symétrique du ribose des météorites. En effet, à l’instar de la main gauche et de la main droite qui sont symétriques mais non superposables, le ribose existe sous deux formes dites « chirales » (chacune image de l’autre dans un miroir ) conventionnellement désignées par Droite et Gauche. Le ribose des êtres vivants sur Terre est de type D. Qu’en est-il du ribose des deux météorites ? D ? G ? Ou un mélange des deux ? La réponse à cette question serait éminemment intéressante !

Kamil Fadel
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