dimanche 26 octobre 2025
SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT BLOGGER
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![]() | Quantum mechanics trumps the second law of thermodynamics at the atomic scaleTwo physicists at the University of Stuttgart ha |
L'essentiel
La mécanique quantique l'emporte sur la deuxième loi de la thermodynamique à l'échelle atomique
par Lena Jauernig, Université de Stuttgart
édité par Lisa Lock, relu par Robert Egan
Notes des éditeurs
Moteur quantique à deux oscillateurs. Crédit : Science Advances (2025). DOI : 10.1126/sciadv.adw8462
Deux physiciens de l'Université de Stuttgart ont prouvé que le principe de Carnot, une loi fondamentale de la thermodynamique, ne s'applique pas aux objets à l'échelle atomique dont les propriétés physiques sont liées (objets dits corrélés). Cette découverte pourrait, par exemple, faire progresser le développement de minuscules moteurs quantiques économes en énergie. La démonstration a été publiée dans la revue Science Advances.
Les moteurs à combustion interne et les turbines à vapeur sont des moteurs thermiques : ils convertissent l'énergie thermique en mouvement mécanique, ou, en d'autres termes, la chaleur en mouvement. Ces dernières années, des expériences de mécanique quantique ont permis de réduire la taille des moteurs thermiques à l'échelle microscopique.
« De minuscules moteurs, pas plus grands qu'un seul atome, pourraient devenir une réalité à l'avenir », déclare le professeur Eric Lutz de l'Institut de physique théorique I de l'Université de Stuttgart. « Il est désormais également évident que ces moteurs peuvent atteindre un rendement maximal supérieur à celui des moteurs thermiques plus grands. »
Le professeur Lutz et le Dr Milton Aguilar, chercheur postdoctoral à l'Institut de physique théorique I, expliquent les raisons de ce phénomène dans leur article. Dans cet entretien, les deux scientifiques résument leur découverte.
Qu'avez-vous découvert exactement ?
Il y a près de 200 ans, le physicien français Sadi Carnot a déterminé le rendement maximal des moteurs thermiques. Le principe de Carnot, la deuxième loi de la thermodynamique, a été développé pour les grands objets macroscopiques. Cela s'applique aux turbines à vapeur, par exemple. Cependant, nous avons maintenant pu prouver que le principe de Carnot doit être étendu pour décrire les objets à l'échelle atomique, par exemple les moteurs moléculaires fortement corrélés.
Pourquoi ?
Carnot a démontré que la différence de température a une influence décisive : plus la différence entre le chaud et le froid est grande, plus le rendement maximal possible d'un moteur thermique est élevé. Cependant, le principe de Carnot néglige l'influence des corrélations quantiques. Ce sont des liaisons spéciales qui se forment entre les particules à très petite échelle.
Pour la première fois, nous avons dérivé des lois généralisées de la thermodynamique qui tiennent pleinement compte de ces corrélations. Nos résultats montrent que les machines thermiques fonctionnant à l'échelle atomique peuvent convertir non seulement la chaleur, mais aussi les corrélations en travail. Par conséquent, elles peuvent produire davantage de travail, et l'efficacité d'un moteur quantique peut dépasser la limite de Carnot classique.
Quelles perspectives ouvre votre recherche fondamentale ?
Nos travaux approfondissent notre connaissance du monde à l'échelle atomique. Mieux nous comprenons les lois physiques qui s'appliquent à ces dimensions, plus vite nous serons en mesure de les utiliser pour développer les technologies de demain, telles que de minuscules moteurs quantiques ultra-efficaces capables d'effectuer des tâches avec précision à l'échelle nanométrique. Peut-être qu'un jour, de tels moteurs alimenteront des nanorobots médicaux ou contrôleront des machines qui traitent des matériaux au niveau atomique ? Le potentiel est extrêmement vaste.
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RESUME
La mécanique quantique l'emporte sur le deuxième principe de la thermodynamique à l'échelle atomique
Deux physiciens de l'Université de Stuttgart ont prouvé que le principe de Carnot, une loi fondamentale de la thermodynamique, ne s'applique pas aux objets à l'échelle atomique dont les propriétés physiques sont liées (objets dits corrélés). Cette découverte pourrait, par exemple, faire progresser le développement de minuscules moteurs quantiques économes en énergie. Cette démonstration a été publiée dans la revue Science Advances.
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COMMENTAIRES
Depuis ce matin les journaux et les radios ne parlent que de cela ;le principe de Carnot ils savent le contourner a l echelle quantique !!!
Pour mes élèves
La belle affaire que ces micromoteurs quantiques ! A l 'échelle de l humain le principe de Carnot reste incontournable !!
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More information: Christian Pfeifer et al, From kinetic gases to an exponentially expanding universe—the Finsler-Friedmann equation, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2025). DOI: 10.1088/1475-7516/2025/10/050. On arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2504.08062
Journal information: arXiv
Provided by Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZA
samedi 25 octobre 2025
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Corps du message
Dear olivier hartmanshenn,
Nobel Week has come to a close, and all prizes have been announced. If you missed any of this year’s science awards, here’s our full coverage:
- The Nobel Prize in medicine goes to 3 scientists for key immune system discoveries
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vendredi 24 octobre 2025
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| A TRADUCTION | TRADUCTYION A | Les médicaments hypocholestérolémiants pourraient réduire le risque de démence, selon une étude | Un faible taux de cholestérol peut réduire le risque de démence, selon une nouvelle étude menée par l'Université de Bristol auprès de plus d'un million de participants. | Cibler les enzymes pour affaiblir les cellules cancéreuses pourrait optimiser le traitement du cancer de la prostate | Une étude internationale a mis au jour une nouvelle vulnérabilité dans les cellules du cancer de la prostate qui pourrait contribuer à améliorer le traitement de l'un des cancers les plus fréquents chez les hommes. | La mécanique quantique l'emporte sur le deuxième principe de la thermodynamique à l'échelle atomique | Deux physiciens de l'Université de Stuttgart ont prouvé que le principe de Carnot, une loi fondamentale de la thermodynamique, ne s'applique pas aux objets à l'échelle atomique dont les propriétés physiques sont liées (objets dits corrélés). Cette découverte pourrait, par exemple, faire progresser le développement de minuscules moteurs quantiques économes en énergie. Cette démonstration a été publiée dans la revue Science Advances. | Une nouvelle tentative d'expliquer l'expansion accélérée de l'univers | Pourquoi l'univers s'étend-il à un rythme toujours croissant ? C'est l'une des questions les plus passionnantes et pourtant non résolues de la physique moderne. Comme il est impossible d'y répondre pleinement avec notre vision actuelle du monde physique, les chercheurs supposent l'existence d'une mystérieuse « énergie noire ». Cependant, son origine reste encore inconnue à ce jour. | Une protéine manquante pourrait détenir la clé du rajeunissement des cellules sanguines vieillissantes | Alors que nos cheveux grisonnent et que nos muscles s'affaiblissent avec l'âge, notre système immunitaire se modifie également. En particulier, les cellules souches qui deviennent des cellules sanguines ou immunitaires peuvent développer des mutations, pouvant potentiellement entraîner des cancers ou d'autres dysfonctionnements. | La découverte de quatre mégastructures en pierre pourrait changer notre vision des sociétés préhistoriques | Des scientifiques ont découvert des preuves de mégastructures en pierre sur le plateau karstique à la frontière de la Slovénie et de l'Italie, qui ont probablement été construites avant la fin de l'âge du bronze. Ces énormes structures sont constituées de longs murs bas menant à une fosse et auraient servi de pièges à grande échelle pour des troupeaux d'animaux sauvages tels que des cerfs. | L'exposition ancienne au plomb pourrait avoir façonné l'évolution du cerveau humain | Une étude internationale remet en question l'idée selon laquelle l'exposition au plomb, un métal toxique, est principalement un phénomène post-industriel. La recherche révèle que nos ancêtres humains ont été périodiquement exposés au plomb pendant plus de deux millions d'années, et que ce métal toxique pourrait avoir influencé l'évolution du cerveau, du comportement et même du développement du langage chez les hominidés. Swarm révèle une zone de faiblesse croissante dans le champ magnétique terrestre | Grâce à 11 ans de mesures du champ magnétique effectuées par la constellation de satellites Swarm de l'Agence spatiale européenne, des scientifiques ont découvert que la région de faiblesse du champ magnétique terrestre au-dessus de l'Atlantique Sud – connue sous le nom d'anomalie de l'Atlantique Sud – s'est étendue sur une superficie représentant près de la moitié de la taille de l'Europe continentale depuis 2014. | Un fossile vieux de 150 millions d'années doté d'une adaptation singulière pourrait révéler l'origine des insectes non piqueurs | Une équipe internationale de scientifiques dirigée par la station biologique de Doñana (EBD-CSIC) a décrit une nouvelle espèce d'insecte fossilisé datant du Jurassique australien, estimée à environ 151 millions d'années. Il représente le plus ancien membre connu dans l'hémisphère sud de la famille des Chironomidae – des moucherons non piqueurs qui vivent en eau douce. Le fossile présente une adaptation évolutive unique : un mécanisme qui lui permettait probablement de s'ancrer fermement aux roches environnantes. Jusqu'à présent, ce mécanisme était considéré comme exclusif aux espèces marines. | Le mystère de 50 ans des anciens « cerfs du métro » découverts au Canada est résolu | En 1976, lors de l'excavation d'une extension du métro à Toronto, un ouvrier a découvert des bois d'apparence inhabituelle avec des « ramures épaisses et horizontales ». | Des géologues découvrent les premières preuves de la « proto-Terre » vieille de 4,5 milliards d'années | Des scientifiques du MIT et d'ailleurs ont découvert des vestiges extrêmement rares de la « proto-Terre », qui s'est formée il y a environ 4,5 milliards d'années, avant une collision colossale qui a irrémédiablement modifié la composition de la planète primitive et a donné naissance à la Terre telle que nous la connaissons aujourd'hui. Leurs découvertes, publiées aujourd'hui dans la revue Nature Geosciences, aideront les scientifiques à reconstituer les ingrédients primordiaux qui ont forgé la Terre primitive et le reste du système solaire. | La colonisation végétale par les oiseaux bouleverse les idées reçues sur la manière dont les plantes se propagent sur les îles | Lorsque l'île volcanique de Surtsey a émergé de l'océan Atlantique Nord en 1963, elle a offert aux scientifiques une occasion unique d'observer comment la vie s'installe sur une terre nouvelle et stérile. Pendant des décennies, les écologistes ont cru que la capacité des plantes à atteindre des endroits éloignés et isolés dépendait principalement d'adaptations spécifiques à la dispersion sur de longues distances – par exemple, des fruits charnus censés attirer les oiseaux, qui mangeraient les fruits et disperseraient ensuite les graines – donnant ainsi à ces espèces un avantage décisif pour la colonisation de nouvelles zones. | Une étude révèle que les gorilles des montagnes femelles cessent de se reproduire bien avant la fin de leur vie. | Envoyer des commentaires | Panneaux latéraux | Historique | Enregistrées | Utilisez les flèches pour afficher la traduction complète. |


































