La loi de conservation de la masse - Todd Ramsey

Voir la leçon complète : http://ed.ted.com/lessons/the-law-of-conservation-of-mass-todd-ramsey

Tout dans notre univers a une masse - du plus petit atome à la plus grande étoile. Mais la quantité de masse reste constante tout au long de l'existence, de la naissance à la mort des étoiles, des planètes ou des humains. Comment l'univers peut se développer tout en conservant sa masse ? Todd Ramsey répond à cette question en démêlant la loi de conservation de la masse.

Leçon de Todd Ramsey , animation par Vegso / Banyai.

D'où viennent toutes ces choses ?

Cette roche ?

Cette vache ?

Votre coeur ?

Pas les choses en elles-mêmes,
mais ce dont elles sont faites :

les atomes qui sont
la structure de toute chose.

Pour répondre à cette question, regardons
la loi de conservation de la masse.

Cette loi dit que, dans un système isolé,

défini par une barrière imperméable
à l'énergie et à la matière,

dans le système, la masse,
c'est-à-dire la matière et l'énergie,

ne peut être ni créée ni détruite.

L'univers, à notre connaissance,

est un système isolé.

Mais avant de parler de ça, regardons
un exemple plus petit et plus simple.

Ici nous avons six atomes de carbone,
douze d'hydrogène,

et 18 d'oxygène.

Avec un peu d'énergie,
nos molécules peuvent bouger.

Ces atomes peuvent se lier pour former
des molécules connues.

Voici l'eau,

et voici le dioxyde de carbone.

Nous ne pouvons pas créer
ou détruire de la masse.

Nous sommes coincés avec ce que
nous avons, alors que faire ?

Ah, ils ont un esprit bien à eux.

Voyons voir. Ils ont formé plus d'eau et
de dioxyde de carbone, six de chaque.

Ajoutons un peu d'énergie, et nous pouvons
les assembler à nouveau en sucres simples,

et en oxygène gazeux.

Nos atomes sont tous là : 6 carbones,
12 hydrogènes et 18 oxygènes.

L'énergie que nous avons ajoutée se trouve
maintenant dans les liens entre atomes.

Nous pouvons libérer
cette énergie à nouveau

en retransformant ce sucre en eau et
en dioxyde de carbone,

et conservons toujours les mêmes atomes.

Mettons quelques-uns des atomes de côté et
essayons quelque chose de plus explosif.

Voici le méthane, souvent associé
aux flatulences des vaches,

mais aussi utilisé comme
carburant pour fusées.

Si nous ajoutons de l'oxygène
et un peu d'énergie,

comme celle d'une allumette enflammée,

le méthane brûle en dioxyde de carbone,
en eau et en énergie supplémentaire.

Remarquez que notre méthane commençait
par quatre hydrogènes,

et à la fin nous en avons toujours quatre,
présents dans deux molécules d'eau.

Et pour finir, voici le propane,
un autre gaz combustible.

Nous ajoutons de l'oxygène, l'allumons,
et boom.

Plus d'eau et de dioxyde de carbone.

Cette fois-ci nous avons CO2,

car la molécule de propane contient
trois atomes de carbone,

et ils n'ont nulle part d'autre où aller.

Il y a plein d'autres réactions que nous
pouvons décrire avec ces quelques atomes,

et la loi de conservation
de la masse reste toujours vraie.

Quelles que soient la matière et l'énergie
d'une réaction chimique,

elles sont toujours là
quand la réaction est terminée.

Donc si la masse ne peut être
créée ou détruite,

d'où venaient ces atomes, au départ ?

Remontons le temps et regardons.

Plus loin, plus loin, encore, trop loin.

Ok, nous y voilà.

Le Big Bang.

Notre hydrogène s'est formé d'une soupe
de particules riche en énergie

dans les trois minutes qui ont suivi
la naissance de notre univers.

Au final, des groupes d'atomes se sont
accumulés et ont formé des étoiles.

Dans ces étoiles, des réactions nucléaires
fusionnèrent des éléments légers

comme l'hydrogène et l'hélium,

pour former des éléments plus lourds,
comme le carbone et l'oxygène.

A première vue, on dirait que
ces réactions ne respectent pas la loi

car elles libèrent
une quantité énorme d'énergie,

venant, apparemment, de nulle part.

Cependant, grâce à l'équation d'Einstein
bien connue,

nous savons que l'énergie
est équivalente à la masse.

En réalité, la masse totale
des atomes de départ

est légèrement supérieure
à celle des produits,

et cette perte de masse correspond
parfaitement au gain d'énergie,

qui rayonne sous forme de lumière,
de chaleur, et de particules énergétiques.

Finalement, cette étoile est devenue
une supernova

et a dispersé ses éléments
à travers l'espace.

En bref, ces éléments se sont rencontrés,
et avec des atomes d'autres supernovas,

ont formé la Terre,

et 4,6 milliards d'années plus tard,
se sont assemblés pour jouer leurs rôles

dans notre système isolé.

Mais ils ne sont pas aussi intéressants

que ces atomes assemblés
pour vous former, vous,

ou cette vache,

ou cette roche,

Et c'est pourquoi,
comme nous l'a dit Carl Sagan,

nous sommes tous faits
de poussières d'étoiles.