Nouvelle balance atomique capable de peser virus et bactéries

Restez toujours informé : suivez-nous sur Google (☆)

Des scientifiques de l'Université de Moscou Lomonossov ont mis au point une balance étonnamment sensible et précise, permettant de peser en temps réel virus et bactéries lors d'analyses. Cette balance développée par le MGU Lomonossov (Université d'Etat de Moscou Lomonossov - Moskovskij Gosudarstvennyj Universitet imeni M.V. Lomonosova) et la société "Akadémia biossènsorov" est précise à 10E-18 grammes. Cette précision permet une large gamme d'applications, de l'analyse des mélanges de gaz à mesure de l'activité enzymatique.

La technologie utilisée est celle du microscope à force atomique : sur une surface de silicium est posée une couche sensible d'une substance capable de servir de sorbat (de se "coller") à la matière à mesurer dans une solution ou un mélange de gaz. Ce "collage" abaisse la fréquence de résonance, à cause du surplus de masse. Le système optique de l'appareil mesure à l'angström près (10E-10 mètre) le déplacement du rayon laser provoqué par ce supplément de masse. Une succession de mesures est possible, ce qui permet l'observation en temps réel des processus se déroulant au niveau de la surface du récepteur.

Les scientifiques du MGU cherchent maintenant à améliorer les caractéristiques de cette balance.

OS
Oswald_le_fort

Il me semble que 10e-18 gramme, c'est proche de la masse des quarks... Je suppose que c'est plutot 10e-8 qu'il faut lire... (10 nanogrammes, c'est deja pas mal)

avatar
buck

euh la masse d'un proton c'est 9.11e-31kg soit 9.11e-28g.
Une quark c'est bcp plus petit qu'un proton

avatar
bongo1981

buck
euh la masse d'un proton c'est 9.11e-31kg soit 9.11e-28g.
Une quark c'est bcp plus petit qu'un proton

9.109 e-31 kg c'est la masse d'un électron, un proton c'est 2000 fois plus lourd.
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectron

D'ailleurs pour les particules élémentaires, les masses sont données en énergie soit 511 keV.

Pour le proton, c'est 938 MeV, soit : 1.672 e-27 kg
http://fr.wikipedia.org/wiki/Proton

Pour un quark up par exemple c'est : entre 1.5 et 4 MeV
http://fr.wikipedia.org/wiki/Quark_up

et pour le plus lourd des quarks : le top : 171 GeV (100 fois plus lourd que le proton, en gros c'est la masse d'un atome de Plomb).
http://fr.wikipedia.org/wiki/Quark_top

avatar
Maulus

incroyable ces différences d'energie...
lorsqu'on parle de mini trou noir dans un accelerateur puissant comme le LHC, on envisage la possiblité de sortir une particule elementaire super energetique ? comme pourait peut etre le devenir le quark top dans des conditions que seul le LHC peut permetre ?

avatar
bongo1981

Tout à fait, mais il faut reconnaître aussi qu'on ne comprend pas bien la connexion entre une particule, et un micro trou noir. La théorie des cordes proposent une explication, mais bon sans confirmation expérimentale, celle-ci reste une description possible.

OS
Oswald_le_fort

Désolé, erreur de ma part, je devais pas etre reveillé... J'ai pensé dimensions... N'importe quoi... Oui, en effet, 10e-18 grammes c'est pas impossible.

Encore une fois, désolé pour mon erreur.

avatar
bongo1981

Pas de souci
Il y a une petite précision à propos de l'extension des particules. Pour le moment l'exploration aux énergies accessibles ne permet pas de descendre en dessous de 10^-18 mètre, ceci ne veut pas dire que les électrons font 1e-18 m mais, ça veut dire qu'ils n'ont pas de structures décelable à ces échelles. Par contre il se pourrait qu'ils en aient à 1 ou 2 ordres de grandeur en dessous

OS
Oswald_le_fort

Etant moi meme, et je dois admettre que ca va pas aller dans mon sens, physicien des particules (en 1iere annee de these), je dois preciser que pour nous, la dimension spatiale d'objets comme un electron n'a pas vraiment de sens. Il ne faut pas oublier que la Meca Q precise que (incertitude de Heisenberg) la dimension d'un objet n'est pas quelque chose de fixe. Donc nous preferons utiliser les fonctions d'ondes qui decrivent plutot bien ce genre de d'objets, en n'utilisant pas la notion d'extension spatiale fixe.
Pour resumer, un electron n'a pas vraiment de taille, seulement une limite superieure (certains parleront de theorie des cordes, mais je ne suis pas du tout dedans).

avatar
bongo1981

Ca fait plaisir de voir un spécialiste sur le sujet

Dans les énergies que nous pouvons explorer, l'électron est considéré comme ponctuelle. Et les relations de De Broglie ne permettent pas de connaître la position d'un électron avec une prcéision infinie (et de toute façon un électron est localisée nul part tant que l'on n'a pas cherché à l'observer).

Oswald tu me diras si j'ai dit des bêtises

OS
Oswald_le_fort

En effet ,c'est correct.

avatar
Stardust

bongo1981
Aswald tu me diras si j'ai dit des bêtises

Oswald_le_fort
En effet ,c'est correct.

çà, c'est une vraie réponse paradoxale ! :fada: Bon, je rigole.:siffle:

En fait, avec vos petits commentaires à tous, on glane toujours des connaissances et/ou infos intéressantes. :jap:

avatar
Michel

Stardust : :D

avatar
Maulus

la désintegration de proton produit parfois des quarks plus "lourd" qu'eux meme ?
j'entend par la que si un quark top est libéré par un proton, il y a un problème dans le bilan des masses ? non ? :D

avatar
bongo1981

euh...
Oui, dans certaines théories de grande unification, la désintégration du proton est prédite, notamment dans les théories invoquant des symétries SU(5) (pour les plus simples), couplant anti lepton et quarks.

Un des scénarii possibles est selon la réaction suivante (un proton est fait de quark u et d) :

u + d -> anti u + positron

Si un quark up se rapproche suffisamment d'un quark down, ils échangent un boson virtuel X (de charge 4/3) transformant le quark up en anti quark up, et transformant le quark down en positron.

La probabilité de l'évènement dépend de la masse du boson X. La période de demi-vie d'un proton est calculée à 10^40 ans pour les modèles les plus simples, Jusqu'à présent, aucun évènement n'est venu confirmé cette prédiction.

Voilà donc pour l'introduction.

Par ailleurs, la désintégration de particules (qui se fait souvent par interaction faible), transforme des particules en des particules plus légères. Par exemple un quark top peut se désintégrer par une cascade de réaction en quark bottom, ensuite en charme, en strange, puis en up.

(Pour être rigoureux, un top est un quark, et un proton est un baryon composé de 3 quarks, donc un proton ne se désintègre pas en top).

Sinon ton poste est globalement correct, il y a bien un problème de masse, un quark up ne peut se désintégrer en quark top. Il faut aussi comprendre qu'une particule est stable parce qu'il n'y a pas d'autres particules plus légères (en conservant les propriétés et charges quantiques). Un exemple simple c'est l'électron. Pourquoi est-il stable ? parce qu'il n'y a pas d'autres particules de charge -e plus légères que l'électron.

avatar
Maulus

rien ne se perd, rien ne se creer, tout se transforme :D
ya vraiment pas plus universel comme règle :lol:

la désintegration du proton n'a pas encore été étudiée en long large et travers ?

avatar
bongo1981

Si si bien-sûr, mais ce n'est qu'une prédiction théorique, tout comme la déviation des rayons lumineux au voisinage d'astres pesants en 1916.

Sauf que la déviation des rayons lumineux a été observée dès 1919, alors que la désintégration du proton n'est que pure théorie.

avatar
Maulus

mais pourtant on observe la désintégration d'atome et de diverses particules dans les collider depuis des années !

avatar
bongo1981

Maulus
mais pourtant on observe la désintégration d'atome et de diverses particules dans les collider depuis des années !

bah oui, mais si tu observes la désintégration des noyaux radioactifs, ça ne veut pas dire que tous les noyaux se désintègrent.
Si tu veux la désintégration des noyaux se produit pour des noyaux assez gros (la répulsion coulombienne est proche en intensité des forces nucléaires fortes, et par effet tunnel une particule alpha est capable de s'échapper, ou bien un noyau riche en neutron peut émettre un électron par radioactivité béta).

Mais dans le cas de la désintégration du proton ça reviendrait à voir la désintégration de l'atome d'hydrogène, tu vois bien ce que cela implique ?

  • non conservation du nombre baryonique (le proton est le baryon le plus léger, ce qui lui confère une certaine stabilité, contrairement au neutron qui a une masse proche de celle du proton, mais se désintègre en 15 minutes).
  • rupture de symétrie entre matière et anti-matière (je crois que ça revient à dire que la symétrie CP est violée).

Pour info, il me semble que la théorie des cordes prévoit aussi la désintégration du proton, mais avec une période de demi vie de 10e70 ans.

avatar
Maulus

non mais je parle de la collision à proprement parler, la désintégration de protons dans les collider.
on observe les quarks depuis longtemps non ?

avatar
bongo1981

Ah ben non, les collisions de protons créent bien des particules plus massives, et parler de la désintégration de proton est impropre.

Les quarks n'ont toujours pas été observés, mais les phénomènes de jets sont des preuves indirectes de l'existence des quarks (je crois que c'est observations ne font plus de doute depuis les années 1970)

OS
Oswald_le_fort

Salut a tous,
Maintenant je ne suis plus d'accord :

u + d -> anti u + positron

C'est pas possible, et ca le sera jamais. Il y a un probleme de conservation de charge leptonique. De plus, les theories genre SU(5) ont deja ete exclues avec une bonne fiabilite.
Ensuite :

Sinon ton poste est globalement correct, il y a bien un problème de masse, un quark up ne peut se désintégrer en quark top

La encore c'est a moitie exacte. En fait ce genre de phenomene est possible si l'energie initial est suffisante. Donc c'est vrai qu'au repos ce n'est pas envisageable, mais si la particule a suffisement d'energie, c'est possible. Je suis d'accord que les transitions u<->t sont tres rares parce que le couplage faible est dans ce cas tres faible (matrice CKM pour ceux qui savent), mais par exemple des transition b<->t c'est assez courant dans les oscillations des mesons B neutres (B0s par exemple). Ce genre de phenomene intervient dans la violation de CP.

Enfin, il y a eux des mesures sur la duree de vie des protons. SuperKamiokande, au Japon, etait concu pour ca au depart. Il ont fait du neutrino ensuite parce que c'est plus productif. Mais ils ont mesure une limite a la duree de vie qui est de l'ordre de 10e34 ou 10e32, je sais plus exactement, secondes. Soit plus que l'age de l'univers...
Encore une chose :

  • rupture de symétrie entre matière et anti-matière (je crois que ça revient à dire que la symétrie CP est violée).

Ben ca c'est pas une raison, on sait que ca existe... Il y a violation de CP, c'est justement pour ca qu'a priori, on est la... A l'origine de l'univers (big bang), il devait y avoir autant de matiere que d'anti matiere produite, et il ne reste que de la matiere dans ce que l'on peut voir. Donc la violation de CP n'est pas quelque chose d'interdit, bien au contraire. Elle est de plus decrite au sein du Modele Standard, via la matrice CKM qui possede une phase complexe. Cette phase est directement reliee a la violation de CP.

Je vais enfin conclure sur les quarks. Les observer individuellement est impossible, a cause du confinement impose par l'interaction forte. Ca dit que des qu'un quark s'eloigne un peu trop d'un autre, pouf, on cree une paire quark-anti-quark (meson) pour eviter la solitude du quark. En fait l'existence des quarks est tres bien decrite par Gell-Mann, et les preuves experimentales sont arrivees dans les annees 65... Et puis sinon, effectivement, dans un collisionneur, on ne parle par de desintegration, puisqu'il s'agit de collision...

avatar
bongo1981

Oswald_le_fort
Salut a tous,
Maintenant je ne suis plus d'accord :


u + d -> anti u + positron


C'est pas possible, et ca le sera jamais. Il y a un probleme de conservation de charge leptonique. De plus, les theories genre SU(5) ont deja ete exclues avec une bonne fiabilite.

J'ai des connaissances qui datent énormément... et à l'époque, les théories SU(5) étaient prometteurs, mais étaient contredites parce que l'on n'observait pas certaines des prédictions :

  • durée de vie du proton supérieure à la valeur prédite
  • monopôles magnétiques pas aussi répandus que prévu (du coup l'inflation les a dilués, mais bon c'était se raccrocher à des wagons)
  • bosons X et Y de masse 1e15 GeV
  • défaut topologique cosmologique (mur, corde etc...)

Quelles sont actuellement les théories GUT encore en vigueur ?

Par contre... beaucoup de théories prévoient la violation du nombre leptonique ainsi que celui du nombre baryonique. (Donc si tu affirmes que ces charges doivent toujours être conservées, ça veut dire que le proton doit être stable, réfutant toutes les thoéries qui la prédisent).
Sur ce point je ne suis pas vraiment d'accord, mais c'est toi le spécialiste. Il me semblait que moins l'interaction était intense, et moins elle respectait certains nombres quantiques ? (je fais référence à l'étrangeté par exemple non conservée par l'interaction faible).
Je note aussi que tu parles de charges leptoniques, et non de nombres, il y a une nuance ? L'utilisation du terme charge présuppose une conservation à travers tout type de processus ?

Oswald_le_fort
Ensuite :


Sinon ton poste est globalement correct, il y a bien un problème de masse, un quark up ne peut se désintégrer en quark top


La encore c'est a moitie exacte. En fait ce genre de phenomene est possible si l'energie initial est suffisante. Donc c'est vrai qu'au repos ce n'est pas envisageable, mais si la particule a suffisement d'energie, c'est possible. Je suis d'accord que les transitions u<->t sont tres rares parce que le couplage faible est dans ce cas tres faible (matrice CKM pour ceux qui savent), mais par exemple des transition b<->t c'est assez courant dans les oscillations des mesons B neutres (B0s par exemple). Ce genre de phenomene intervient dans la violation de CP.

Oui exact heureusement que tu m'as repris, c'est d'ailleurs plus ou moins comme ça que l'on a produit le top (quoique... au fermilab, ça devait être des collisions de leptons ?)

Oswald_le_fort
Enfin, il y a eux des mesures sur la duree de vie des protons. SuperKamiokande, au Japon, etait concu pour ca au depart. Il ont fait du neutrino ensuite parce que c'est plus productif. Mais ils ont mesure une limite a la duree de vie qui est de l'ordre de 10e34 ou 10e32, je sais plus exactement, secondes. Soit plus que l'age de l'univers...

Ca m'intéresse ces chiffres, il me semblait que ça se chiffrait en 1e35 années (et non secondes).
Donc d'après ce que tu dis la désintégration du proton est maintenant sérieusement établie ? (j'ai loupé pleins de news alors :D ).

Oswald_le_fort
Encore une chose :


  • rupture de symétrie entre matière et anti-matière (je crois que ça revient à dire que la symétrie CP est violée).

Ben ca c'est pas une raison, on sait que ca existe... Il y a violation de CP, c'est justement pour ca qu'a priori, on est la... A l'origine de l'univers (big bang), il devait y avoir autant de matiere que d'anti matiere produite, et il ne reste que de la matiere dans ce que l'on peut voir. Donc la violation de CP n'est pas quelque chose d'interdit, bien au contraire. Elle est de plus decrite au sein du Modele Standard, via la matrice CKM qui possede une phase complexe. Cette phase est directement reliee a la violation de CP.

Oui mais dans la théorie quantique des champs, CPT est une symétrie non violée, et la violation de CP est un des ingrédients peremettant d'expliquer la violation de la symétrie matière anti matière. (c'est dans ce ce sens que j'entendais pas phrase).

Oswald_le_fort
Je vais enfin conclure sur les quarks. Les observer individuellement est impossible, a cause du confinement impose par l'interaction forte. Ca dit que des qu'un quark s'eloigne un peu trop d'un autre, pouf, on cree une paire quark-anti-quark (meson) pour eviter la solitude du quark. En fait l'existence des quarks est tres bien decrite par Gell-Mann, et les preuves experimentales sont arrivees dans les annees 65... Et puis sinon, effectivement, dans un collisionneur, on ne parle par de desintegration, puisqu'il s'agit de collision...

D'ailleurs pour la séparations des quarks on peut voir ça d'une autre façon, l'interaction forte augmentant avec la distance, la séparation de deux quarks requiert tellement d'énergie, que finalement cette énergie permet de créer des particules (donc des quarks anti quarks).

OS
Oswald_le_fort

Salut,
SU(5) a été plus ou moins exclue parce qu'elle ne prend pas en compte certains couplages observés... Je tiens quand meme a preciser que je ne suis pas specilatiste en la matiere, donc il est possible que cette theorie ne soit pas encore completement exclue...
C'est vrai que l'inetraction faible viole beaucoup de symetries, mais je ne suis pas certain que ce soit lie a la valeur de la constante de couplage (qui caracterise la force de l'interaction). Je pense que non, mais je vais demander a des gens plus competant que moi.

En ce qui concerne le terme charge : c'est pas obliger d'utiliser ce terme, nombre suffit. En fait j'utilise charge leptonique comme charge electrique, ou encore charge de couleur... Ca fait reference a des choses qui sont conservees par une interaction.

Au fermilab, ce sont des collisions protons-anti-protons, pas leptonique. A HERA (hambourg) se sont des collision electron-proton, et LHC se sera proton-proton.
10e35 annees ou seconde, sa fait pas une grande difference puisque de toute maniere, l'age de l'univers, c'est 13.7e9 annees. Donc de toute maniere, c'est tres largement superieur a l'age de l'univers. Pour avoir le chiffre exacte, il faudrait que je regarde dans les cours... Et oui, le nombre est assez bien etabli. Je pense qu'il doit etre sur wikipedia.

Et finalement,

D'ailleurs pour la séparations des quarks on peut voir ça d'une autre façon, l'interaction forte augmentant avec la distance, la séparation de deux quarks requiert tellement d'énergie, que finalement cette énergie permet de créer des particules (donc des quarks anti quarks).

C'est exactement comme ca qu'il faut voir les choses !!

avatar
bongo1981

Oswald_le_fort
Salut,
SU(5) a été plus ou moins exclue parce qu'elle ne prend pas en compte certains couplages observés... Je tiens quand meme a preciser que je ne suis pas specilatiste en la matiere, donc il est possible que cette theorie ne soit pas encore completement exclue...

Je sais que SO(10) était aussi un groupe de symétrie utilisé, mais pour l'heure, je ne sais pas du tout si l'un ou l'autre, a été confirmé ou infirmé.
Actuellement, je ne suis pas sûr que la désintégration du proton soit établi.

Oswald_le_fort
C'est vrai que l'inetraction faible viole beaucoup de symetries, mais je ne suis pas certain que ce soit lie a la valeur de la constante de couplage (qui caracterise la force de l'interaction). Je pense que non, mais je vais demander a des gens plus competant que moi.

J'ai de vagues souvenirs dans un des ouvrages de Luc Valentin... mais je ne me rappelle plus si c'est quelque chose d'établi, ou bien juste une remarque. Mais si l'on regarde bien, l'interaction électromagnétique et forte conserve beaucoup de symétries...

Oswald_le_fort
En ce qui concerne le terme charge : c'est pas obliger d'utiliser ce terme, nombre suffit. En fait j'utilise charge leptonique comme charge electrique, ou encore charge de couleur... Ca fait reference a des choses qui sont conservees par une interaction.

Ok merci pour ces précisions.
Tu es bien d'accord avec moi, que dans les GUT, le nombre leptonique est forcément violé ?

Oswald_le_fort
Au fermilab, ce sont des collisions protons-anti-protons, pas leptonique. A HERA (hambourg) se sont des collision electron-proton, et LHC se sera proton-proton.
10e35 annees ou seconde, sa fait pas une grande difference puisque de toute maniere, l'age de l'univers, c'est 13.7e9 annees. Donc de toute maniere, c'est tres largement superieur a l'age de l'univers. Pour avoir le chiffre exacte, il faudrait que je regarde dans les cours... Et oui, le nombre est assez bien etabli. Je pense qu'il doit etre sur wikipedia.

Oki doki pour les accélérateurs :jap: