Paris, 12 février 2013

Un cerveau « simplifié » permet au robot iCub d'apprendre le langage
Le robot humanoïde iCub sur lequel travaille depuis de nombreuses années l'équipe dirigée par Peter Ford Dominey, directeur de recherche CNRS dans l'unité Inserm 846 « Institut pour les cellules souches et cerveau de Lyon » (Inserm, CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1) est dorénavant capable de comprendre ce qu'on lui dit et d'anticiper la fin d'une phrase. Cette prouesse technologique a été rendue possible par la mise au point d'un « cerveau artificiel simplifié » qui reproduit certains types de connexions dites « récurrentes» observées dans le cerveau humain. Ce système de cerveau artificiel permet au robot d'apprendre, puis de comprendre des phrases nouvelles, avec une structure grammaticale nouvelle. Il peut faire le lien entre deux phrases et peut même prédire la fin de la phrase avant qu'elle ne survienne. Ces travaux sont publiés dans la revue Plos One.

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Paris, 5 juillet 2012

Entre étoile et planète : une naine brune en formation
Une équipe internationale dirigée par le laboratoire AIM (1) (CEA-CNRS- Université Paris Diderot) vient de visualiser la toute première étape de la formation d'une naine brune, un de ces astres de très faible masse, entre étoile et planète. Si l'on sait aujourd'hui détecter les naines brunes, malgré leur faible rayonnement, en revanche leur gestation reste mystérieuse. C'est grâce au grand interféromètre de l'IRAM (CNRS) (2), sur le plateau de Bure, que les astrophysiciens ont pu localiser une condensation de gaz et de poussières indiquant la formation d'une naine brune. Cette découverte et son interprétation sont présentées dans la revue Science du 6 juillet 2012.
Des astres de toutes masses peuvent se former dans l'Univers. Certains sont des étoiles, d'autres des planètes. La frontière s'établit en fonction de leur masse. L'« entre-deux » correspond à un domaine de masse entre 13 et 80 fois la masse de Jupiter, la plus grosse planète du système solaire, soit, aussi, une masse inférieure à 8% de celle du Soleil. Ni vraiment étoile, ni vraiment planète, l'astre atteint une température suffisante pour la fusion du deutérium, mais qui ne permet pas de déclencher la réaction de fusion de l'hydrogène, réaction  qui est la source d'énergie des étoiles.
C'est à la fois ce domaine de masse intermédiaire et un mode de formation distinct de celui des planètes, qui caractérisent les naines brunes. Celles-ci rayonnent si peu qu'il a fallu attendre 1995 pour que la première, baptisée Teide-1, soit détectée au cœur de l'amas des Pleiades par son émission infrarouge. Depuis, plusieurs centaines ont été découvertes par de grands sondages infrarouges, sans que le mécanisme exact de leur formation soit bien établi.

Pour observer cette phase très précoce de formation d'étoiles, où celles-ci sont encore des objets « froids » sans source d'énergie interne, les chercheurs ont utilisé le grand interféromètre IRAM (Institut de Radioastronomie Millimétrique) du plateau de Bure (Hautes-Alpes, France), opérant dans le domaine des ondes millimétriques. En plus de cette gamme de longueur d'onde particulièrement adaptée, l'interféromètre IRAM offre, grâce à ses six antennes mobiles de 15 mètres de diamètre, une résolution inatteignable avec des télescopes à antenne unique, comme celui de l'observatoire spatial Herschel par exemple.

La naine brune en formation observée par les chercheurs, nommée Oph B-11, est une condensation de gaz et de poussières située au sein d'une vaste région de formation d'étoiles, le nuage sombre de Rho Ophiuchi, à environ 450 années-lumière de la Terre. La très bonne résolution de l'interféromètre de l'IRAM a permis d'estimer que sa taille est d'environ 140 unités astronomiques (UA(3)), soit la taille approximative du Système solaire : rapportée au nuage de Rho Ophiuchi, c'est une taille très compacte. Comme Oph B-11 n'est pas détectée dans l'infrarouge, notamment par le satellite Herschel, les astronomes en déduisent que sa température n'excède pas 10K (-263°C). Ces caractéristiques, ajoutées à l'émission millimétrique détectée avec l'interféromètre de l'IRAM, indiquent que la masse du nuage ne dépasse pas 2 à 3% la masse du Soleil, exactement le domaine des naines brunes.

« Nous avons choisi une zone particulière d'Ophiuchus, la région L1688, car il y règne une pression supplémentaire qui pouvait favoriser la formation d'une naine brune ; De plus, nous avions déjà identifié une source, mais via un autre télescope, dont la résolution ne permettait pas de mesurer la taille de l'objet »,  explique Philippe André, du CEA-Irfu. « C'est la première fois que nous découvrons un fragment de nuage suffisamment compact et dense pour former une naine brune par effondrement, exactement comme se forment les étoiles plus massives. »

Cette découverte démontre que certaines naines brunes au moins se forment exactement comme les autres étoiles. Pourtant, cette hypothèse était jusqu'ici plutôt écartée car la gravité d'un fragment de nuage de très faible masse semblait insuffisante pour provoquer son effondrement.

Les chercheurs imaginent que d'autres forces que la gravité pourraient contribuer à la formation des étoiles, notamment les mouvements turbulents de la matière au sein des nuages sombres. Cette turbulence  pourrait être également responsable des filaments de matière découverts récemment dans ces nuages par le satellite Herschel.
Les naines brunes, qui sont des astres très peu brillants, commencent tout juste à être étudiées. On estime leur nombre dans la galaxie entre 50 à 100 milliards, soit de 20 à 40% des astres de la Galaxie, et il est possible qu'une de ces naines brunes encore non détectées soit plus près de la Terre que la plus proche étoile actuellement connue, Proxima du Centaure.

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Paris, 1er septembre 2011

Le rêve d'Einstein surpassé
Pour la première fois une expérience de stabilisation constante d'un état quantique a été réalisée par une équipe du laboratoire Kastler Brossel (CNRS/ENS/Collège de France/UPMC-Université Pierre et Marie Curie) sous la direction de Serge Haroche(1). Les chercheurs ont réussi à maintenir un nombre constant de photons au sein d'une cavité micro-onde de haute qualité. Ils décrivent les résultats de leur étude dans la revue en ligne Nature du 1er septembre 2011.
Le photon, grain élémentaire de lumière, n'est usuellement observable que lorsqu'il disparaît. L'œil absorbe les photons en les détruisant et traduit cette information à mesure qu'elle est enregistrée. Malgré tout, cette destruction n'est pas indispensable. Il y a 4 ans l'équipe du laboratoire Kastler Brossel a réussi une grande première : observer, des centaines de fois, un seul et même photon micro-onde piégé dans une boîte.
Dans leurs nouveaux travaux, les chercheurs vont encore plus loin : réussir à stabiliser un nombre de photons donné dans une « boîte à photons », cavité formée de deux miroirs supraconducteurs. C'est la première expérience complète de stabilisation quantique. Les stabilisations, en général, assurent le fonctionnement des systèmes qui nous environnent. Dans le cas d'un four, sa température de chauffe est assujettie à une valeur de consigne : lorsque la température idéale n'est pas atteinte, le four continue de chauffer puis maintient son état d'après les indications du thermostat.
Le transfert de ces concepts au monde microscopique quantique se heurte à un obstacle : la mesure -le thermomètre- change l'état du système. La stabilisation quantique consiste en une mesure réalisée par l'injection d'atomes, sondes ultrasensibles, dans la cavité. Cette mesure ne fixe pas le nombre de photons, mais donne sur celui-ci une information floue. Comme toute mesure quantique, elle modifie cependant l'état de la cavité. Un contrôleur – le thermostat –, prend en compte cette information ainsi que la perturbation de la mesure et pilote une source micro-onde classique – les résistances du four. Ainsi, la cavité est amenée ou ramenée vers un état où le nombre de photons a exactement la valeur prescrite.
Einstein avait un rêve, celui d'emprisonner un photon dans une boîte pendant un temps de l'ordre de la seconde. Cette stabilisation quantique permet aujourd'hui au groupe du LKB d'aller plus loin dans la réalisation de ce rêve en maintenant de façon permanente un nombre de photons choisi dans la boîte. Cette expérience est une étape importante vers le contrôle d'états quantiques complexes.

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Paris, 28 mars 2012

Il y a 14 600 ans, la mer est montée très rapidement lors d'une période de réchauffement
Il y a 14 600 ans, le niveau marin a connu une hausse brutale de presque 14 mètres en seulement 350 ans. Cette élévation impressionnante coïncide avec le début de la première période chaude qui marqua la fin de la dernière glaciation. De plus, la contribution de la calotte antarctique à cette élévation a été significative. Tels sont les résultats mis en évidence par une équipe du CEREGE 1 (Aix-Marseille Université/CNRS/IRD/Collège de France), en collaboration avec des collègues anglais et japonais. Publiés le 29 mars 2012 dans la revue Nature, ces travaux confirment l'existence d'une accélération majeure de la remontée du niveau marin entre -14 650 et -14 300 : il s'agit d'un des événements climatiques les plus marquants des derniers 20 000 ans.
Les coraux édificateurs de récifs sont des organismes qui vivent exclusivement dans les eaux tropicales. Très sensibles à la luminosité et la température, ils croissent à fleur d'eau, dans un intervalle de profondeur très restreint, ce qui en fait de bons marqueurs du niveau de la mer. L'étude de ces coraux fossiles, qui se sont formés au cours des dernières centaines de milliers d'années, permet donc de reconstituer les variations du niveau marin et les changements environnementaux passés. Ces archives fournissent ainsi des informations précieuses sur la dynamique et le comportement des calottes de glace du passé. Mieux appréhender cette dynamique permettra d'améliorer à terme la modélisation et la prévision des variations futures du niveau marin.

Dans le cadre d'une campagne de forages internationale effectuée en 20052 sur les pentes des récifs actuels de Tahiti, les chercheurs du Centre européen de recherche et d'enseignement en géosciences de l'environnement (Aix-Marseille Université/CNRS/IRD/Collège de France) ont carotté trois sites situés dans des récifs coralliens, au large de l'île de Tahiti. En datant ces archives, ils ont pu reconstituer les variations du niveau marin sur les derniers 16 000 ans3. Ces datations mettent en évidence une remontée extrêmement rapide du niveau de la mer au cours de la dernière déglaciation qui s'est déroulée entre -21 000 et -11 000 environ. Au cours de cette transition entre une dernière période glaciaire et le climat chaud que connaît actuellement la Terre, le niveau marin global est remonté d'environ 120-130 mètres sur presque 15 000 ans. Il était déjà acquis que cette augmentation n'avait pas été constante, mais qu'elle avait été ponctuée par des élévations rapides du niveau marin associées à des débâcles massives des calottes de glace. La plus importante de ces hausses, appelée Melt-Water Pulse 1A (MWP-1A), restait cependant par bien des aspects énigmatique.

Ces nouveaux travaux ont permis de confirmer l'existence de cet événement climatique majeur, tout en révélant pour la première fois son amplitude, sa chronologie et sa durée. Le début du MWP-1A a été daté à 14 650 ans, ce qui fait coïncider cet évènement avec le début de la première phase chaude qui marqua  la fin de la glaciation dans l'hémisphère Nord. Cette période, appelée Bølling4, s'est étalée sur un peu moins de deux mille ans et a vu la température de l'hémisphère Nord augmenter de près de 5°C en quelques années. Selon les chercheurs du CEREGE, la remontée du niveau global des océans au cours du MWP-1A aurait été de presque 14 mètres en seulement 350 ans. La vitesse de la remontée du niveau marin aurait été au minimum de 40 mm/an, vitesse qu'il faut comparer au taux moyen de 10 mm/an estimé pour la dernière déglaciation ou à celui de 3 mm/an observé aujourd'hui par satellite. En s'appuyant sur des simulations de modèles géophysiques, les chercheurs ont aussi établi que la calotte antarctique avait contribué très significativement, probablement pour moitié, au MWP-1A. Ces travaux illustrent l'instabilité des calottes glaciaires, en particulier de la calotte antarctique, à une perturbation climatique majeure et imposent un regard nouveau sur la contribution future de la calotte antarctique à la remontée du niveau des mers dans le contexte actuel de réchauffement climatique.

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