10 mystères scientifiques déroutants des choses de tous les jours

Comment les abeilles volent-elles? Pourquoi certains coraux pulsent? Qu'est-ce que la foudre en boule? Ces questions reçoivent maintenant une réponse (ou du moins la plupart du temps). Vous pourriez même penser que toutes les choses de tous les jours sont maintenant bien comprises, les mystères étant relégués au rang des rares, des plus éloignés et des plus secrets. Pourtant, beaucoup de choses de tous les jours recèlent encore leurs secrets.

10Sticky Tape

Si vous pelez certains types de ruban adhésif (y compris le ruban adhésif) dans un vide, vous obtiendrez de brefs éclats de rayons X. Un groupe de scientifiques de l'UCLA a tout d'abord constaté ce fait insensé en 2008, bien que des scientifiques soviétiques aient observé quelque chose de similaire (produire des électrons de haute énergie plutôt que des rayons X) dans les années 1950. Il semble que personne ne croyait aux conclusions soviétiques. Comment une bande peeling pourrait-elle générer de tels électrons de haute énergie? Depuis 2008, de nombreux autres scientifiques ont produit des rayons X avec du ruban adhésif. Cela semble donc être un véritable phénomène. Mais comment cela se produit-il?

Nous savons que le pelage du ruban provoque l'accumulation de charge, tout comme l'accumulation de charge statique si vous caressez un chat avec une carte de crédit. C'est ce qu'on appelle l'effet triboélectrique. Une fois que la charge (et le champ électrique associé) deviennent suffisamment importants, il se produit une décharge soudaine: une rafale d'électrons saute et se met en mouvement si rapidement que, lorsque les électrons frappent une matière, ils émettent des rayons X. Le problème est de comprendre comment les électrons vont si vite. Le document de 2008 concluait: «Les limites des énergies et des largeurs de flash pouvant être atteintes vont au-delà des théories actuelles de la tribologie."

9Protons

Les objets de tous les jours sont composés d'atomes et chaque atome contient un ou plusieurs protons. Le plus simple atome-hydrogène consiste en un proton et un électron. Un proton peut être modélisé comme une petite boule de rayon constant. En utilisant des données d’expériences sur l’hydrogène, les scientifiques ont estimé le rayon du proton. Leur meilleure estimation actuelle (valeur CODATA 2010) est de 0,8775 femtomètres, avec une incertitude de plus ou moins 0,0051 femtomètres. Un femtomètre (fm) est un quadrillion de mètre.

Les scientifiques souhaitaient une incertitude inférieure à 0,0051. Randolf Pohl et ses collègues ont donc expérimenté une forme exotique d’hydrogène appelée hydrogène muonique. C'est comme l'hydrogène ordinaire, sauf que l'électron est remplacé par un muon, une particule semblable à un électron mais avec une masse beaucoup plus grande. Comme prévu, Pohl et al. Ont réduit l'incertitude à 0,00067 fm et une expérience ultérieure l'a encore réduite. Mais il y avait une surprise: ils avaient une valeur beaucoup plus petite pour le rayon du proton lui-même!

Voici une analogie. Supposons que vous disposiez d'un bâton de mesure bon marché et que vous l'utilisiez pour mesurer le rayon d'un ballon de plage géant à 1 mètre, avec une incertitude de 0,1 mètre. Supposons alors que vous avez des étriers de fantaisie géants et que vous les avez utilisés pour mesurer 0,5 mètre, avec une incertitude de 0,01 mètre. Que se passe-t-il? La balle ne devrait pas avoir un rayon différent selon la façon dont vous la mesurez! Pourtant, c’est exactement ce qui se passe avec les mesures du rayon du proton.

Peut-être que l'incertitude déclarée dans la valeur de CODATA 2010 est trop petite? Peut-être que d'autres valeurs utilisées dans les calculs sont erronées? Ou peut-être qu'un nouveau phénomène physique a été découvert? C'est un mystère.

8femmes

Les hommes ont un chromosome X de leur mère et un chromosome Y de leur père. Les femmes ont un chromosome X de leur mère et un chromosome X (différent) de leur père (d'autres combinaisons de chromosomes X et Y peuvent se produire, mais XY et XX sont les plus courantes). Chaque cellule du corps d'une femme possède des copies des deux chromosomes X. À partir de 1949, une série de découvertes a conduit à la conclusion qu'un de ces chromosomes X est toujours inactif - la plupart des informations génétiques sur ce chromosome X sont ignorées.

Supposons que nous ayons une cellule d'une femme où le chromosome X de sa mère est inactif et le chromosome X de son père est actif. Appelons cela une «cellule papa». Appelons l'autre possibilité une «cellule maman». Comment une cellule décide-t-elle de devenir une cellule maman ou une cellule papa? Les scientifiques ont un jour pensé que c'était complètement aléatoire: la cellule faisait l'équivalent d'un tirage au sort. Mais des expériences récentes sur des souris ont montré qu'un organe entier (un œil, par exemple) peut être constitué principalement de cellules mères ou de cellules de papa. Ce n'est pas aléatoire! Comment la cellule décide-t-elle?

7Animaux Magnetoception

Les oiseaux le font, les abeilles le font, même les requins errants dans l’océan détectent les champs magnétiques. C'est ce qu'on appelle la magnétoception (ou magnétoréception). Comment font-ils? Il y a deux hypothèses principales.

La première (et la plus ancienne) hypothèse est que certains animaux ont de minuscules aimants en barre dans certaines de leurs cellules. L'idée est que ces barres magnétiques s'alignent sur le champ magnétique terrestre, comme les aiguilles d'un compas, et que leurs orientations soient communiquées au cerveau. Ce n'est pas une idée folle: de minuscules aimants en barre ont été trouvés dans le bec de pigeon, par exemple. Malheureusement, les cellules du bec avec des barres magnétiques se sont avérées être des cellules du système immunitaire, incapables de communiquer avec le cerveau du pigeon.

La deuxième hypothèse est qu’il existe une protéine dans l’œil qui, lorsqu'elle est frappée par la lumière bleue, se scinde en deux parties sensibles aux champs magnétiques. Bien sûr, il est possible que certains animaux utilisent les deux mécanismes. Il est également possible qu'il existe d'autres mécanismes entièrement. La science de la magnétoception animale est encore jeune, donc beaucoup reste inconnue.

6Blushing

Le rougissement est un rougissement involontaire du visage, généralement dû à de fortes émotions ou au stress. Il est bien connu que la rougeur est due à l'élargissement des vaisseaux sanguins (vasodilatation), mais qu'est-ce qui déclenche la vasodilatation?

La première indication est venue en 1982, lorsque Mellander et ses collaborateurs ont découvert que les veines faciales avaient des récepteurs bêta-adrénergiques en plus des récepteurs alpha-adrénergiques habituels.Ces récepteurs peuvent être déclenchés par l'adrénaline et des molécules similaires associées à une réponse émotionnelle. Peut-être que les bêta-adrénocepteurs dans les veines faciales sont ce qui déclenche le rougissement?

Dans les années 1990, Peter Drummond, professeur de psychologie à l’Université de Murdoch, a fait des expériences pour le découvrir. Certains de ses sujets de test ont reçu des médicaments pour bloquer les récepteurs alpha-adrénergiques et d'autres pour bloquer les récepteurs bêta-adrénergiques. Il leur a ensuite demandé d'effectuer une arithmétique mentale stressante, de chanter ou de faire de l'exercice modéré (des choses qui provoquent généralement un rougissement) et de mesurer leur réponse. Comme prévu, le blocage des alpha-adrénocepteurs n'a pas affecté le rougissement. Le blocage des bêta-adrénocepteurs a provoqué une diminution du rougissement, mais cela n’a pas empêché le rougissement de se produire. Il doit y avoir quelque chose d'autre déclenchant le rougissement (vasodilatation) - mais quoi? Cela reste inconnu.

5Glass

Le verre est omniprésent dans la vie moderne: écrans pour smartphones, bouteilles de boissons gazeuses, tasses à café, fenêtres de cuisine, etc. Les scientifiques et les ingénieurs comprennent certainement le verre. Mais en réalité, le verre est toujours profondément mystérieux.

Le mystère réside dans la formation du verre. Vous pouvez fabriquer du verre en chauffant une substance qui forme le verre, comme le dioxyde de silicium, jusqu'à ce qu'elle soit liquide, puis en la laissant refroidir. Contrairement au sel, par exemple, qui passe d'un liquide à un cristallin à une température donnée, le verre devient de plus en plus visqueux à mesure que vous le refroidissez. Si la température est suffisamment basse, le verre devient si visqueux qu'il devient solide, même si ses molécules ne sont pas bien rangées. En 2007, le physicien américain James Langer écrivait: «Nous ne savons pas quel type de transformation se produit lorsqu'un liquide devient un verre, ni même si ce changement d'état connu est en fait une transition de phase thermodynamique telle que la condensation ou la solidification, ou quelque chose de complètement différent. . »La mystérieuse« transition vitreuse »fait toujours l’objet de recherches actives.

4 allergies aux arachides

Aux États-Unis, le nombre d'enfants allergiques aux arachides a considérablement augmenté ces dernières années. Une étude a révélé que la prévalence chez les enfants était passée de 0,4% en 1997 à 1,4% en 2008. Des résultats similaires ont été observés au Royaume-Uni, au Canada et en Australie. Pourquoi? Il y a beaucoup de théories.

L'idée la plus commune est probablement l'hypothèse d'hygiène. Certains enfants modernes grandissent dans des environnements très propres, où ils ne sont pas exposés aux mêmes bactéries, champignons, pollen, virus, etc. que les enfants des temps passés. L'hypothèse est que leur système immunitaire se développe différemment en conséquence, de sorte qu'il réagit différemment aux cacahuètes.

Une autre possibilité est que les cacahuètes soient traitées différemment maintenant (elles sont grillées), ce qui pourrait les rendre plus allergènes. Ou peut-être que les enfants modernes ne reçoivent pas assez de vitamine D? Peut-être que les cacahuètes sont introduites trop tard? Il y a beaucoup de possibilités, mais pas beaucoup de réponses.

3Noir veuve noire

Les araignées veuves noires se trouvent dans des endroits tempérés du monde entier. Quand ils mordent les humains, le venin provoque souvent de terribles douleurs et des fluctuations de la tension artérielle qui peuvent durer plusieurs jours. Selon Gordon Grice Le sablier rouge«Certaines [victimes] ont essayé de se suicider pour arrêter la douleur.» Comment fonctionne le venin? C'est là que les choses deviennent mystérieuses:

«Une dose de venin ne contient que quelques molécules de la neurotoxine, qui a un poids moléculaire élevé. En fait, les molécules sont suffisamment grosses pour être vues sous un microscope ordinaire. Comment ces quelques molécules parviennent-elles à affecter tout le corps d'un animal pesant des centaines voire des milliers de livres? Personne n'a expliqué le mécanisme spécifique. "

D'une manière ou d'une autre, la neurotoxine doit amener le corps à s'attaquer. Comprendre comment cela permet de mieux comprendre les troubles auto-immuns et d’autres conditions dans lesquelles l’organisme s’attaque.

2Ice

Les joueurs de hockey et les patineurs artistiques glissent sur la glace parce que la piste est très glissante, mais pourquoi est-ce si glissant? Les mêmes patins ne glissent pas sur l'asphalte, le verre ou les plaques d'acier.

La vieille réponse était que le patin exerce une pression sur la glace. La pression accrue abaisse le point de fusion de la glace, la faisant fondre et créant une fine couche d'eau liquide, qui est glissante. Le problème avec cette réponse est que la pression n’est pas assez forte pour expliquer le caractère glissant observé.

Deux autres réponses ont été proposées. La première est que le frottement fait fondre la glace. L'autre est que la limite air / glace a toujours une fine couche d'eau liquide. Il existe des preuves expérimentales pour ces deux réponses, donc ce pourrait être une combinaison, mais la contribution relative de chacune n'est pas connue. Il pourrait également y avoir d'autres mécanismes à l'œuvre. La glissance de la glace n'est pas la seule propriété étrange de l'eau - il y en a beaucoup plus. Par exemple, il a un point de fusion inhabituellement élevé.

1La domination de la matière

Presque tout autour de nous est fait de matière, pas d'antimatière. Lorsque l'antimatière parvient à se produire (dans la désintégration radioactive de certains atomes, par exemple, ou dans certains orages), elle tombe généralement dans une matière et disparaît rapidement sous l'effet des rayons gamma à haute énergie.

Le problème est que le meilleur modèle actuel de la physique des particules fondamentale, le modèle standard, prédit que le Big Bang aurait dû produire des quantités égales de matière et d'antimatière. Pourtant, il semble y avoir plus de matière que d'antimatière. Pourquoi?

L'une des possibilités est que le modèle standard doive être révisé afin que la version révisée prédit une légère préférence pour la production de matière par rapport à l'antimatière. Une autre possibilité est que le modèle standard est correct, mais que l'antimatière et la matière ont été séparées, avec un espace vide entre elles.Mais quel mécanisme les séparerait? La gravité les rapprocherait, pas les séparerait.

Ce problème est connu sous le nom d'asymétrie baryonique de l'univers. Il reste l'un des grands mystères non résolus de la physique moderne.