Le jeune scientifique, 1 octobre 1967, Octobre

J-69 VOLUME 6 NUMÉRO 1 OCTOBRE 1967 eune PUBLICATION LAC FAS * ' ‘ .v.ji**" *«• % «•• adi -• le jeune ¦ U ¦ * ¦ scien PUB tifiq LICATION DE| ue L'ACFAS Le Jeune Scientifique, revue de vulgarisation scientifique, est publié par l'Association canadienne-française pour l'Avancement des Sciences (ACFAS) et est subventionné par le ministère de l'Education de la province de Québec.RÉDACTION Léo Brassard directeur Roger H.Martel secrétaire de rédaction Volume VI, no 1 octobre 1967 SOMMAIRE CONSEIL D'ADMINISTRATION A nos lecteurs.Le progrès des sciences Jean-A.Baudot Léo Brassard Roger H.Martel Gaston Moisan Roland Prévost Marcel Sicotte COLLABORATEURS Jean-A.Baudot Alain Bonnier Michel Ferland Roger Fischler J.-André Fortin Jean-Guy Fréchette Raymond-M.Gagnon Guy Gavrel Miroslav M.Grandtner Edouard Kurstak Gaston Moisan Paul-H.Nadeau Raymond Perrier Bernard J.R.Philogène Roland Prévost Jean-René Roy Jacques St-Pierre Madan Lal Sharma Raymond Van Coillie G.-Oscar Villeneuve Jacques Vanier 2 Les nouvelles astronomies découvrent les « radiogalaxies » 8 Les champignons dans la vie de la forêt 11 Le progrès des sciences 12 La théorie de la gravitation, de Newton à Kepler 14 Exploration de l'Arctique 15 Opération «20 000 yeux sous les mers» 17 Les « chambres stériles » de l'Institut Rega de Belgique 18 Formation normale et anormale des organes durant les stades de développement 22 Comment expliquer la « diapause » ou l'arrêt momentané dans le cycle vital de l'insecte ?Photo-couverture : l’une des cabines du « télescaphe » français, en Méditerranée, qui conduit les touristes vers le monde enchanteur des paysages sous-marins.Un reportage, en page 15 de ce numéro, décrit cette invention qui aura sans doute des imitations dans d’autres pays.Photo Claude Leitz de l’Agence DALMAS, Paris.Abonnements Le volume annuel commence en octobre et se termine en mai, soit 8 numéros.Abonnement individuel: Canada, $3.00; étranger, $3.50.Abonnement annuel de groupe-étudiants, soit 15 abonnements ou plus à une même adresse: $2.00 chacun.Vente au numéro, 50 cents.Adresse Rédaction et abonnements: case postale 391, Joliette, (Québec), Canada.Tél.: (514) 753-7466.Notes Tout écrit publié dans la revue n’engage que la responsabilité du signataire.Tous droits de reproduction et de traduction réservés par l’éditeur © ACFAS, 1967.Le Ministère des Postes à Ottawa a autorisé l’affranchissement en numéraire et l’envoi comme objet de deuxième classe de la présente publication.Port payé à Joliette.Tous les articles sont classifiés dans l’Index analytique, Presses de l’Université Laval, Québec.Imprimé aux ateliers de l’Imprimerie Nationale, Joliette. A nos lecteurs Avec ce numéro d’octobre, votre revue commence une 6e année d’édition, celle d’octobre à mai de 1967-68.Nous nous joignons à l’équipe de l’administration et de la rédaction pour vous exprimer nos meilleures salutations et vous dire nos remerciements pour votre intérêt.Les cinq premiers volumes de la revue sont maintenant parus.Nous considérons cette première série comme une étape importante, comme un premier essai de vulgarisation scientifique auprès du public d’expression française, surtout auprès des étudiants.Il ne nous appartient pas, du moins objectivement, de juger tous les résultats de cette première expérience.A l’aide de collaborateurs venus de l’extérieur, nous nous proposons tout de même de réaliser prochainement un nouvel examen global de la revue et, si possible, d’apporter des améliorations sensibles à notre formule actuelle.Nous profitons de cette circonstance pour inviter tous nos lecteurs et lectrices à nous communiquer leurs remarques ou critiques en vue de faciliter cet examen.Parmi les résultats positifs de cette première période de cinq ans, nous pouvons tout de même mentionner que Le Jeune Scientifique a pu rallier une fidèle clientèle de près de 8 000 abonnés et qu’il a permis à une équipe de scientifiques distingués de diffuser plus de 300 articles répartis en 40 brochures exclusivement consacrées aux sciences naturelles et exactes.Nous admettons que de nombreuses améliorations restent à apporter, que de nombreux champs de la science contemporaine n’ont pas encore été explorés, mais nous ouvrons ce 6e volume avec optimisme en comptant de nouveau sur l’appui de tous nos lecteurs et sur la réponse des professionnels de la science.Nous souhaitons que notre revue puisse établir un dialogue constant entre la population des scientifiques et celle de tous nos amis lecteurs.Nos meilleures salutations et nos voeux d’une bonne année scolaire.Léo BRASSARD, directeur.Le progrès des SCIENCES Un nouveau rayon-bistouri pour la chirurgie au laser On a construit un nouveau «rayon-bistouri » qui permet aux chirurgiens de diriger le rayon laser avec autant de facilité que s’il s’agissait d’un scalpel.Un groupe d’ingénieurs et d’hommes de science des Laboratoires Bell (Bell Telephone Laboratories) ont réalisé cet appareil pour aider le corps médical à évaluer la chirurgie au laser.Le nouvel appareil dirige le rayon à partir de la source du laser, à travers une tige articulée creuse, jusqu’à une petite sonde qui se tient comme un scalpel.La sonde est à peu près de la dimension d’un stylo, et le chirurgien peut facilement la déplacer dans toutes les directions.De plus, il est possible de la fixer à un microscope chirurgical pour les opérations plus délicates.Dans ce cas, le rayon est transmis à travers le microscope et le chirurgien en détermine la position.Jusqu’à maintenant, les appareils utilisés dans les expériences médicales ne permettaient pas une grande liberté de mouvement.Aujourd’hui, on se sert de miroirs sphériques facilement adaptables ou de systèmes optiques en fibre pour transmettre le rayon laser vers le patient.Depuis quelque temps, le corps médical fait une évaluation de la chirurgie au laser.Au dire des experts, la raison pour laquelle la chirurgie au laser est digne d’intérêt, c’est que la lumière émise par quelques lasers, par exemple le laser ion-argon réalisé par les Laboratoires Bell, peut cautériser une plaie tout en coupant les tissus, empêchant ainsi le sang de s’écouler.C’est d’un intérêt capital lorsqu’il s’agit d’opérations à proximité des organes vitaux.Autres notes d’actualité : pages 11 et 21.LE JEUNE SCIENTIFIQUE, OCTOBRE 1967 1 Les immenses agglomérations d'étoiles que constituent les galaxies,; sont souvent émettrices d'ondes radioélectriques dont l'intensité atteint dans certains cas des puissances défiant tous les processus physiques connus, Les nouvelles astronomies découvrent les "radiogalaxies" par Jean-René ROY Les nouvelles astronomies En quelque endroit du cosmos que nous nous trouvions, nous baignons dans un univers de radiations électromagnétiques.Ces radiations vont des rayons gamma de hautes énergies aux ondes radio de très basse fréquence.Durant la dernière décade, les astronomes sont partis à l’assaut de tout le spectre électromagnétique.On s’est mis en tête qu’il fallait regarder l’univers par le plus de fenêtres possibles et non pas se contenter comme avant les années trente du hublot limité que constitue le mince domaine optique; la longueur d’onde de la lumière visible va de 3 000 à 10 000 angstroms ( 1 angstrom: 10-8 cm), tandis que la fenêtre radioélectrique s’étend de 1 cm à 15 mètres de longueur d’onde.On signifie par « fenêtre » la partie du spectre qui nous parvient du cosmos malgré les obstacles naturels comme l’atmosphère.Cependant, avant la naissance de la radioastronomie en 1932, nous n’en étions toujours restreints au même hublot d’observation que les astronomes babyloniens d’il y a 4 millénaires.En 1932, Karl Jansky oeuvrant sur un projet de recherche pour les laboratoires de la Compagnie Téléphone Bell détectait pour la première fois un rayonnement radioélectrique d’origine galactique.Naissait alors la première de ces nouvelles astronomies: la radioastronomie qui devenait la branche la plus dynamique de l’astrophysique du XXe siècle.Allaient bientôt succéder l’astronomie infra-rouge et ultra-violette, la neutrino-astronomie, la X-astronomie et la gamma-astronomie; ces deux dernières étant les produits directs de l’ère spatiale.A l'écoute du cosmos Notre étude s’attachera au rayonnement radioélectrique et nous en explorerons un domaine qui subit actuellement une évolution fracassante, celui des super-radiosources qui sont des galaxies émettant une énergie radioélectrique dépassant tout ce que peuvent fournir les processus nucléaires les plus efficaces.Quelques-unes de ces galaxies comme Cy-gnus A, situées à plusieurs centaines de millions d’années-lumière, émettent même un rayonnement supérieur à celui du Soleil en période calme; or notre étoile n’est pourtant qu’à 8 minutes-lumière de nous! L’auteur, Jean-René Roy, B.Péd., Montréal, est étudiant en physique spécialisée à la Faculté des sciences, Université de Montréal; dessins de Claude Forest, Joliette, d’après les esquisses de l’auteur; photographies : p.3, Mount Wilson and Palomar Observatories, E.-U.; p.6, California Institute of Technology, E.-U.a 2 LE JEUNE SCIENTIFIQUE, OCTOBRE 1967 f En 1949, des ondes radioélectriques étaient captées en provenance d’une galaxie extérieure à la nôtre, mais depuis, le nombre de stations émettrices extragalactiques est passé à près de 10 000.Toutefois, seules les plus intenses, émettant un rayonnement radio jusqu’à un million de fois plus puissant que celui de notre propre galaxie ont été étudiées à fond.On connaît une cinquantaine de ces super-radiosources.Enfin, il y a les fameux et mystérieux objets quasi-stellaires (quasars) autour desquels une controverse acharnée fait rage depuis 6 ans, à savoir s’ils sont situés relativement près de nous ou à des distances cosmologiques (dépassant le milliard d’années-lumière).Notre connaissance sur la structure et le comportement des radio-galaxies provient des informations accumulées par l’astronomie optique et la radioastronomie recueillant des données dans une large part du spectre électromagnétique de ces sources.Le radioastronome peut mesurer l’intensité d’une source, sa forme, la présence de polarisation et d’un champ magnétique; l’observateur tire normalement ces conclusions de la fréquence du rayonnement capté.Mais, il demeure incapable de déterminer la distance de cette source, donnée fondamentale de toute analyse poussée.Or, l’astronome observant la partie optique peut fournir cette donnée indispensable permettant d’évaluer les dimensions et la puissance totale rayonnée par la source.Cette information provient de l’analyse d’un phénomène physique élémentaire appelé effet Doppler-Fizeau.Cette carte « radioélectrique » montre la distribution des courbes d’intensité radio égales de la radiosource 3C47.La croix indique la position de l’objet optique associé, qui est en fait un quasar.L’émission radio provient principalement de deux zones séparées par 700 000 années-lumière.Les contours radioélectriques des quasars sont semblables à ceux de plusieurs radioga-laxies suggérant ainsi une parenté possible entre les deux phénomènes.L’étrange galaxie, NGG 5128 (Centaure A) distante de 12 millions d’années-lumière, est une radiosource très puissante.Sa forme elliptique est traversée par une bande noire d’absorption, signe d’une forte concentration de poussières cosmiques, phénomène normalement absent chez les galaxies elliptiques.L’analyse du pourtour radioélectrique de cette ra-diogalaxie laisse supposer la succession d’explosions répétées.Il y a quelques années, on citait ce cas comme possibilité de galaxies en collision.LE JEUNE SCIENTIFIQUE, OCTOBRE 1967 Notre univers semble subir une expansion et il apparaît que plus les galaxies sont éloignées de nous, plus leur vitesse de fuite est grande.Or, l’effet Doppler-Fizeau nous donne l’astuce qui nous permettra de calculer cette distance.Vous avez tous remarqué que lorsqu’une voiture ou un train s’approche de vous à assez grande vitesse, le bruit du véhicule devient plus aigu au fur et à mesure qu’il s’approche, et dès qu’il vous a dépassé le son se fait graduellement plus grave; le véhicule s’approchant, l’onde est comme compressée et sa longueur se fait plus courte; en s’éloignant, l’onde s’étire rendant la tonalité plus grave.Fait intéressant, la lumière émise par une source en mouvement subit le même phénomène, qui se manifeste dans le décalage des raies spectrales vers le rouge (si l’objet lumineux s’éloigne) ou vers le bleu (si la source s’approche).Le décalage est proportionnel à la vitesse de la source selon l’équation A A/A = v/e, où AA est Ie décalage de la longueur d’onde par rapport à sa valeur normale, v la vitesse de la souce et c la vitesse de la lumière.Ce sont Edwin P.Hubble et Milton L.Humason, célèbres astronomes américains, qui en 1929, travaillant avec le grand télescope de 100 pouces du Mont Wilson, établissaient une relation célèbre entre le décalage des raies spectrales vers le rouge, la vitesse de récession des galaxies et leur distance du système solaire.Leur loi affirme que tout objet céleste accroît sa vitesse de fuite de 100 kilomètres/seconde à tous les millions de parsecs (1 parsec équivaut à 3.2 années-lumière); cette valeur de 100 km/sec/mégaparsecs a été nommée constante de Hubble.Ainsi, le décalage des raies permettait-il de calculer simultanément la vitesse de fuite et la distance des galaxies.A l’heure actuelle, les astronomes observent des décalages allant de quelques % jusqu’à plus de 200%.Le quasar 3C273 met en évidence un décalage de 16%, correspondant à une vitesse de fuite de 47 000 kilomètres par seconde.On connaît d’ailleurs le spécimen éberluant 3C9 qui nous fuirait à 240 000 km/sec, vitesse qui représente environ 80% de la vitesse de la lumière; la raie d’hydrogène Lyman-alpha qui a une longueur d’onde normale de 1216 angstroms située dans la portion ultra-violette du spectre, est décalée à 3 648 angstroms (1216 plus 2 x 1 216).Mais, le record appartient au quasar « PKS 0237 moins 23 » qui détalerait à une vitesse égale à 82.4% de celle de la lumière et qui situerait cet objet cosmique à environ 8 milliards d’années-lumière! Néanmoins, il existe beaucoup de litiges quoique la plupart des cos-mologistes semblent d’accord pour affirmer que la relation de Hubble doit subir une correction aux grandes distances; d’autres enfin affirment qu’on ne peut appliquer cette loi aux quasars et que pour les grands décalages, l’effet Doppler est modifié.Le mécanisme de l'émission radioélectrique Mais la découverte de puissantes sources de rayonnement radioélectrique provenant des confins de l’univers n’alla pas sans soulever une foule de questions: quel est le processus responsable de l’émission radio dont l’énergie atteint parfois des proportions titanesques ?Pourquoi telle galaxie devient-elle une super-radiosource alors qu’une autre évolue lentement vers une vieillesse calme et discrète?Que font les satanés de quasars dans tout cela?Le problème épineux des super-radiosour-ces et des objets quasi-stellaires aura sans doute caractérisé le développement de l’astrophysique des années 60.Essayons tout d’abord de voir un peu plus clair dans le mécanisme d’émission des radiogalaxies en explorant leur spectre.Première observation: sauf quelques exceptions, le spectre radio est un spectre continu (sans raies d’émission ou d’absorption) qui serait dû au processus de radiation synchrotron dont nous avons parlé dans un article antérieur (cf.« Voyage aux confins de notre galaxie» avril 1967): des électrons accélérés à des vitesses sensiblement proches de celle de la lumière émettent un rayonnement synchrotron.Une caractéristique de ce dernier est qu’il est polarisé, et les observations ont confirmé que le rayonnement de longueur d’onde inférieur à 20 cm est effectivement polarisé.De plus, contrairement à ce qui est observé dans le rayonnement thermique émis par tout corps dont la température est supérieure à zéro degré absolu, 0°K, la radiation synchrotron accroît son intensité avec la longueur d’onde dans le domaine centimétrique et dé-cimétrique: il devrait cependant surgir une coupure dans cette augmentation aux longueurs d’onde plus considérables.Etant donné que le ond** cour»** rodiO mm grand** ond** rodio ( Dos** tri g u «ne« } rayon* infra - roug** 4 LE JEUNE SCIENTIFIQUE, OCTOBRE 1967 processus de rayonnement synchrotron est assez bien connu par son existence dans nos grands accélérateurs de particules, il nous reste à en exploiter les données; on peut alors trouver l’énergie minimale présente dans nos radiogalaxies pour fournir le champ magnétique et les particules nécessaires à l’apparition du rayonnement synchrotron.L’énergie totale déployée par certaines radiogalaxies dépend généralement des hypothèses de base choisies par les chercheurs; mais tous les chiffres trouvés correspondent à une puissance littéralement phénoménale en regard de laquelle l’énergie thermonucléaire qui nous éblouit tant, n’a que le rang de « fusil à pétard ».On arrive au chiffre stupéfiant de 1061 ergs, équivalant à l’énergie libérée par la complète annihilation de la masse de 5 000 000 de soleils selon la formule d’Einstein, E = me2, ou l’explosion de plus de 2 x 10“ bombes thermonucléaire de 100 mégatonnes; ces chiffres demeurent pratiquement inimaginables.Or, cette évaluation de 1061 ergs est des plus conservatrices, si on considère que des théoriciens plus audacieux ont avancé des énergies 10 à 100 fois supérieures.Nous sommes donc en face d’un cataclysme de grandeur insurpassée où toute une galaxie semble se transformer en une véritable bombe.Si notre propre galaxie qui compte 200 milliards d’étoiles s’annihilait entièrement, l’énergie émise serait de 4 x 1065 ergs, chiffre qui n’est que de deux ordres de grandeur supérieur aux avancées de ci-haut.Imbroglio d'hypothèses Il y a quelques années, on fit appel aux collisions entre deux ou plusieurs galaxies pour expliquer ce phénomène; vu la rareté et l’inefficacité d’un tel accident cosmique, il fallut abandonner cette hypothèse.Quoique on ne comprenne pas grand-chose au processus en question, il semble qu’on ait affaire à une brutale explosion dans le noyau de ces mystérieuses galaxies; cette conclusion est d’ailleurs corroborée par le fait que dans 75% des radiogalaxies, les zones émettrices sont situées de part et d’autre de la galaxie.Ceci semble paradoxal au premier abord, mais en réfléchissant on constate que ces deux régions d’émission sépa- rées par exemple de 300 000 années-lumière sont les agglomérations de matériaux éjectés par l’explosion ayant eu lieu il y a quelques millions d’années.Plus les galaxies en cause semblent âgées, plus ces deux zones sont éloignées.Ainsi 3C295, spécimen relativement jeune situé à 5 ou 6 milliards d’années-lumière, présente deux régions d’un diamètre de 23 000 années-lumière séparées d’une distance de 50 000 années-lumière.L’astronomie optique connaissait depuis un certain temps quelques cas « pathologiques » de galaxies.Ainsi M87, puissante source radioélectrique, offre des critères d’agitation interne extrême se manifestant par l’élargissement des raies d’émission du spectre optique; les vitesses des gaz et des étoiles internes iraient jusqu’à plusieurs milliers de milles par seconde.De plus, un jet de matière long de près de 5 000 années-lumière jaillissant du coeur de la galaxie ne semble pas étranger au comportement bizarre de M87.Un autre cas, M82, à l’aspect plutôt échevelé, attire l’attention en regard des belles et régulières structures spiralées ha- bituelles.Ce beatnik galactique semble en explosion évidente, car on a pu calculer que des filaments de matière totalisant 5 millions de masses solaires fuyaient le corps central de cette galaxie à la vitesse de 650 milles à la seconde.L’énergie nécessaire pour catapulter cette masse à cette vitesse s’élève à environ 2 x 10“ ergs.Toutefois, M82, demeure une radiosource d’importance moyenne.Le problème du comment et du pourquoi de ces explosions reste non résolu.L'effondrement gravitationnel et la possibilité de devenir invisible Pour relever le défi, les radioastro-nomes proposent un relevé détaillé du plus grand nombre de radiosour-ces afin de tenter d’établir une certaine suite évolutive des radiogalaxies de la même façon que les astrophysiciens Russel et Hertzsprung l’ont fait pour les étoiles ordinaires.Il s’agira aussi d’améliorer les méthodes d’observation en utilisant l’occultation des radiosources par la Lune pour mieux en déterminer les di- Ce schéma décrit le processus de radiation synchrotron.Le rayonnement est produit par la giration rapide dans un champ magnétique de particules animées de grandes vitesses.Le rayonnement alors émis est fortement polarisé, le vecteur électrique de l’onde oscillant perpendiculairement aux lignes du champ magnétique et à la direction de la particule.La longueur d’onde du rayonnement synchrotron dépend de la vitesse de la particule et de l’intensité du champ magnétique.direction du achomp électron • vec teur direction d électrique propagation LE JEUNE SCIENTIFIQUE, OCTOBRE 1967 5 mensions.On encourage la mise en service d’interféromètres géants composés de deux ou plusieurs radio-téléscopes de dimensions respectables.Ainsi, l’Observatoire national de radioastronomie américain proposait il y a quelques mois la construction d’un immense interféromètre composé de 36 réflecteurs paraboliques de 83 pieds de diamètre, connectés à un même récepteur et disposés sur un réseau de rails en forme de * Y »; chacun des bras de ce « Y » mesurerait 13 milles de longueur.Cet appareil complexe dont le coût de construction s’élèverait à $36 000 000 aurait le même pouvoir de résolution (i.e.la possibilité de distinguer des objets de plus en plus petits) qu’un radiotélescope de plus de 23 milles de diamètre ! p or a bo tiques de 83 pieds de diamètre total: 36 réflecteurs sur des rails ____Centre d’opération et de contrôle, laboratoires