Les plus grandes prouesses scientifiques de l’ère post-soviétique

Eléments super-lourds

Crédit photo : Vladimir Baranov / RIA Novosti

Les scientifiques russes de l’époque post-soviétique ont pris la tête de la course aux éléments super-lourds de la table de Mendeleïev. Entre 2000 et 2010, les physiciens du laboratoire Flerov de l'Institut unifié de recherches nucléaires de Dubna, situé à proximité de Moscou, ont été les premiers à synthétiser les six éléments les plus lourds portant les numéros atomiques de 113 à 118.

Deux d’entre eux sont officiellement reconnus par l’Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) et ont été baptisés flérovium (114) et livermorium (116). La demande d’enregistrement de la découverte des éléments 113, 115, 117 et 118 est en cours d’étude par l’ UICPA.

« Il ne s’agit pas seulement de combler toutes les lacunes dans le tableau périodique des éléments chimique de Mendeleïev, mais de créer des formes originales de matières, dont les propriétés dépassent le cadre de ce qui existe dans la nature sur terre », nous explique Serguei Dmitriev, directeur du Laboratoire des réactions nucléaires de l'Institut unifié de recherches nucléaires.

M. Dmitriev explique également que si l’on parvient à synthétiser des éléments super-lourds dotés de certaines propriétés, l’humanité pourra alors créer des combinaisons fines et solides adaptées aux balades dans l’espace, des écrans fluides pour ordinateurs, des batteries et des piles à combustible à durée illimitée, des moteurs à antimatière, etc.  

Lasers Exawatt

En 2006, les spécialistes de l’Institut de la physique appliquée (IPA) de l’Académie russe des sciences à Nijni Novgorod ont créé le système PEARL (PEtawatt pARametric Laser) qui permet d’obtenir le rayonnement le plus puissant sur Terre.

Le système est basé sur la technologie d’amplification paramétrique de la lumière dans les cristaux optiques non-linéaires, il est capable de produire une impulsion de 0,56 petawatt, soit des centaines de fois plus que toutes les centrales électriques actuelles.

Actuellement, l’IPA envisage de porter la puissance de PEARL à 10 petawatt. En outre, le projet XCELS qui devrait être lancé prochainement prévoit la création d’un laser d’une capacité de 200 petawatt et qui atteindra, dans l’avenir, la capacité de 1 exawatt.

Yefim Khazanov, membre correspondant de l’Académie russe des sciences, docteur en sciences physiques et mathématiques, explique que ces systèmes lasers permettent d’étudier les processus physiques extrêmes et les lois fondamentales de l’univers.

« Dans l’impulsion de la lumière, un champ électrique dépasse considérablement les champs qui maintiennent l’électron près du noyau, alors que l’intensité du rayonnement peut atteindre de tels niveaux que le vide doit produire la manière et l’antimatière »,  explique le chercheur.

Avec les capacités existantes, les lasers Exawatt sont principalement destinés à la recherche. Toutefois, si les scientifiques parviennent à atteindre les capacités prévues, le spectre de l’utilisation de ces lasers sera considérablement élargi, explique Khazanov.

« Ils permettront, par exemple, de soigner les tumeurs cancéreuses, et ces soins seront beaucoup moins onéreux et nocifs que la radiothérapie. L’utilisation de lasers surpuissants ouvre également des perspectives pour le développement des systèmes de communication optiques à la vitesse de 1 Tbit/s ou même d’un ordinateur quantique », explique Khazanov.

Champs magnétiques ultra-puissants

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Au début des années 1990, une équipe de physiciens du Centre atomique russe à Sarov dirigée par Alexandre Pavlovsky a développé une méthode permettant de créer des champs magnétiques d’une puissance record.

Grâce aux générateurs magnéto-cumulatifs à explosifs, dans lesquels l’onde de choc « compresse » le champ magnétique, ils ont réussi à atteindre une surface de champ de 28 megagauss. Cette valeur,  record absolu pour un champ magnétique créé artificiellement, surpasse de plusieurs centaines de millions de fois la puissance du champ magnétique de la Terre.

Ces champs magnétiques permettent d’étudier le comportement de la matière, notamment des supraconducteurs, dans des conditions extrêmes.

« Les systèmes magnétiques supraconducteurs sont utilisés pour la construction d’accélérateurs modernes de particules élémentaires. Les puissants champs magnétiques sont nécessaires pour stimuler la réaction de la fusion thermonucléaire contrôlée », nous explique Vladimir Poudalov, docteur en sciences physiques et mathématiques de l’Institut de physique de l’académie des sciences (FIAN).

Il précise que les aimants ultra-puissants permettent de contrôler le comportement des supraconducteurs. À l’avenir, ils permettraient de créer des câbles capables de conduire l’électricité sur de longues distances sans aucune perte, ou encore des accumulateurs ultra-puissants capables de conserver l’énergie indéfiniment.

Les champs magnétiques ultra-puissants sont nécessaires pour le fonctionnement des transports à sustentation magnétique, de différents paliers magnétiques et, à l’avenir, de dispositifs de lévitation.

Le pétrole et le gaz ne s’épuiseront pas

La presse et les écologistes nous rappellent régulièrement que les réserves de pétrole et de gaz s’épuiseront, selon différentes estimations, dans les cinquante à cent prochaines années. Cela pourrait conduire à l’effondrement de la civilisation moderne. Pourtant, les recherches de l’université russe de pétrole et de gaz Goubkine ont prouvé que cela n’est pas vrai.

À l’aide d’expérimentations et de calculs théoriques, ils ont prouvé que le pétrole et le gaz peuvent se former non par la décomposition de matières organiques, comme l’indique la théorie courante, mais de manière abiotique (non-biologique). Ils ont établi que sous la croûte terrestre, à 100-150km de profondeur, les conditions permettent la synthèse d’hydrocarbures lourds.

« Cela permet de considérer que du moins le gaz naturel est une ressource renouvelable et inépuisable », nous explique le professeur Vladimir Koutcherov de l’université Goubkine.

« L’économie russe, comme l’économie mondiale en grande partie, dépend des prix de l’énergie. L’extraction du pétrole en Russie est principalement liée à des tas de difficultés de nature climatique qui la rendent très onéreuse. À l’avenir, la technologie de synthèse artificielle de pétrole permettrait de résoudre de nombreux problèmes économiques et écologiques », détaille le chercheur. 

Le problème du millénaire

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En 2002, le mathématicien russe Grigori Perelman a résolu la conjecture de Poincaré, l’un des sept « problèmes du millénaire » recensés par l'Institut de mathématiques Clay. La conjecture, formulée en 1904, consiste à dire que tout objet à trois dimensions sans ouvertures traversantes est homéomorphe à une sphère.

Pelerman a réussi à résoudre cette conjecture, mais sa grande célébrité dans les médias est due à son refus du prix de 1 million de dollars décerné par l'Institut Clay pour cette résolution.

La résolution de problèmes mathématiques n’est pas un simple exercice intellectuel, elle a une application importante dans la science et la technologie modernes -- c’est, notamment, le cas de l’équation de Navier-Stokes qui décrit le mouvement des fluides newtoniens – aussi, leurs résolutions font partie de la liste des problèmes mathématiques les plus complexes.

Le premier des sept problèmes a été résolu par un mathématicien russe.

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