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Un moteur plus chaud que le soleil, fait d’une seule particule : la science l’a fait !

 Auteur: Mathieu Gagnon
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Un moteur plus chaud que le soleil, fait d’une seule particule : la science l’a fait !
Crédit: lanature.ca (image IA)

Plus chaud que le soleil, vraiment ?

Pendant des milliards d’années, rien dans notre système solaire n’était plus chaud que notre bon vieux soleil. Et puis, l’humanité a commencé à jouer avec les atomes. On a construit des machines gigantesques, comme le futur réacteur ITER, lourd comme trois tours Eiffel, pour atteindre 150 millions de degrés. C’est dix fois plus que le cœur du soleil ! Ou encore le Grand collisionneur de hadrons, avec ses 27 km de circonférence, qui crée des mini boules de feu à 5,5 mille milliards de degrés. Des chiffres qui donnent le vertige. On pensait qu’il fallait voir grand pour chauffer fort. Eh bien, on avait peut-être tort.

Une nouvelle étude vient de tout chambouler. Elle montre qu’on peut en fait atteindre des températures folles avec… une machine microscopique.

Le secret : un moteur d’une seule particule

credit : lanature.ca (image IA)
Une équipe de scientifiques, menée par Molly Message du King’s College de Londres, a mis au point un moteur thermique qui tient sur une seule particule. Oui, vous avez bien lu. Ils ont pris une particule de silice de 4,82 micromètres. Pour vous donner une idée, c’est à peine 5 % de l’épaisseur d’un cheveu humain. C’est minuscule.

Comment ont-ils fait ? Ils ont fait léviter cette particule grâce à un système de champs électriques appelé « Piège de Paul ». C’est un peu comme la faire flotter dans les airs avec des aimants, mais en beaucoup plus sophistiqué. Ensuite, pour la chauffer, ils ont simplement appliqué une tension électrique. Et là, accrochez-vous : ils ont réussi à atteindre les 10 millions de degrés Kelvin. C’est bien plus chaud que la surface du soleil, et pas si loin de la température de son noyau. Le tout, avec une seule particule. C’est assez dingue, non ?

Des résultats qui défient notre intuition

credit : lanature.ca (image IA)

En poussant la science à cette échelle, l’équipe a découvert des choses… étranges. Des choses qui vont à l’encontre de ce qu’on croit savoir sur la chaleur. Par exemple, pendant certains tests, en exposant le système à des températures plus élevées, il se mettait parfois à refroidir au lieu de chauffer. Contre-intuitif, n’est-ce pas ?

L’explication est que, à l’échelle microscopique, les lois de la thermodynamique sont un peu bousculées par ce qu’on appelle les « fluctuations thermiques ». En gros, c’est le désordre aléatoire de l’environnement qui vient perturber le fonctionnement bien huilé de la machine. Dans notre monde à nous, ces fluctuations sont invisibles, mais pour une seule particule, elles changent tout.

Mais à quoi ça sert, un si petit moteur ?

credit : lanature.ca (image IA)
Soyons clairs, ce moteur ne va pas faire rouler votre voiture demain. Son but est bien plus fondamental. Molly Message l’explique très bien : « Les moteurs sont un microcosme de l’univers tout entier ». C’est en étudiant la machine à vapeur qu’on a découvert les lois de la thermodynamique, qui régissent une bonne partie de la physique.

Aujourd’hui, en étudiant ces moteurs miniatures, les scientifiques espèrent élargir notre compréhension de l’univers et des processus qui le gouvernent. C’est un peu comme regarder le monde avec un nouveau microscope, beaucoup plus puissant. On découvre un tout nouveau monde, plein de surprises.

Des applications surprenantes, de la biologie aux micromachines

credit : lanature.ca (image IA)
Cette recherche a des implications qui vont bien au-delà de la physique pure. Comprendre comment l’énergie se comporte à cette échelle est crucial pour des domaines comme la biologie. Par exemple, pour comprendre le repliement des protéines, un processus essentiel à la vie et qui a fait l’objet du prix Nobel de chimie en 2024. C’est le genre de mécanisme qui se passe à l’intérieur de nos cellules, à chaque seconde.

Comme l’écrivent les auteurs, le monde microscopique est plein de surprises : « les moteurs peuvent fonctionner à l’envers pendant un court instant, la diffusion peut être dirigée… ». Maîtriser ces phénomènes pourrait un jour nous permettre de concevoir des micromachines incroyablement efficaces, capables d’agir directement au niveau cellulaire. On n’en est pas encore là, mais la porte est ouverte.

Une petite particule, un pas de géant

credit : lanature.ca (image IA)
Finalement, cette histoire de moteur d’une seule particule, c’est bien plus qu’une simple curiosité de laboratoire. C’est la preuve que l’infiniment petit peut nous en apprendre énormément sur l’infiniment grand. En créant un système plus chaud que le soleil avec presque rien, ces chercheurs ne font pas que battre des records de température.

Ils nous donnent de nouveaux outils pour comprendre les règles fondamentales de notre univers. Et qui sait, peut-être que ces connaissances nous permettront un jour de construire des technologies révolutionnaires ou de mieux comprendre les mécanismes de la vie elle-même. Une grande avancée dans un minuscule paquet.

Selon la source : popularmechanics.com

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.

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