Comment une tasse d'eau peut percer les secrets de notre univers

23 août 2023

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par Queen Mary, Université de Londres

Des chercheurs de l'Université Queen Mary de Londres ont fait une découverte qui pourrait changer notre compréhension de l'univers. Dans leur étude publiée dans Science Advances, ils révèlent, pour la première fois, qu'il existe une plage dans laquelle les constantes fondamentales peuvent varier, permettant ainsi à la viscosité nécessaire aux processus vitaux de se produire au sein et entre les cellules vivantes. Il s’agit d’une pièce importante du puzzle pour déterminer d’où viennent ces constantes et quel est leur impact sur la vie telle que nous la connaissons.

En 2020, la même équipe a découvert que la viscosité des liquides est déterminée par des constantes physiques fondamentales, fixant une limite au degré d’écoulement d’un liquide. Ce résultat est désormais intégré au domaine des sciences de la vie.

Les constantes physiques fondamentales façonnent la structure de l'univers dans lequel nous vivons. Les constantes physiques sont des quantités dont la valeur est généralement considérée comme étant à la fois universelle par nature et restant inchangée dans le temps, par exemple la masse de l'électron. Ils régissent les réactions nucléaires et peuvent conduire à la formation de structures moléculaires essentielles à la vie, mais leur origine est inconnue. Cette recherche pourrait rapprocher les scientifiques de la détermination de l’origine de ces constantes.

"Comprendre comment l'eau s'écoule dans une tasse s'avère être étroitement lié au grand défi consistant à déterminer les constantes fondamentales. Les processus vitaux dans et entre les cellules vivantes nécessitent un mouvement et c'est la viscosité qui définit les propriétés de ce mouvement. Si les constantes fondamentales changent, la viscosité changerait également, ce qui aurait un impact sur la vie telle que nous la connaissons. Par exemple, si l'eau était aussi visqueuse que le goudron, la vie n'existerait pas sous sa forme actuelle ou n'existerait pas du tout. Cela s'applique au-delà de l'eau, donc toutes les formes de vie utilisant l'état liquide pour fonctionner serait concerné. »

"Tout changement dans les constantes fondamentales, y compris une augmentation ou une diminution, serait tout aussi mauvaise nouvelle pour le flux et pour la vie liquide. Nous nous attendons à ce que la fenêtre soit assez étroite : par exemple, la viscosité de notre sang deviendrait trop épaisse ou trop fine pour le corps. fonctionnant avec seulement quelques pour cent de changement de certaines constantes fondamentales telles que la constante de Planck ou la charge électronique", a déclaré le professeur de physique Kostya Trachenko.

Étonnamment, on pensait que les constantes fondamentales étaient réglées il y a des milliards d’années pour produire des noyaux lourds dans les étoiles et qu’à l’époque, la vie telle que nous la connaissons aujourd’hui n’existait pas. Il n’était pas nécessaire que ces constantes soient affinées à ce stade pour permettre également la vie cellulaire des milliards d’années plus tard, et pourtant ces constantes s’avèrent biocompatibles pour circuler dans et entre les cellules vivantes.

Une conjecture qui l'accompagne est que plusieurs ajustements pourraient avoir été impliqués, ce qui suggère alors une similitude avec l'évolution biologique où les traits ont été acquis indépendamment. Grâce à des mécanismes évolutifs, les constantes fondamentales peuvent être le résultat de l’arrivée de la nature à des structures physiques durables. Il reste à voir comment les principes de l’évolution peuvent être utiles pour comprendre l’origine des constantes fondamentales.

Plus d'information: Kostya Trachenko, Contraintes sur les constantes physiques fondamentales liées à la viscosité et à la diffusion bio-friendly, Science Advances (2023). DOI : 10.1126/sciadv.adh9024. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh9024