De quoi est composé notre cerveau ? Quel est le rôle de la matière grise ? Comment les neurones gèrent-ils les informations ? Qu’est-ce que la matière blanche ?

Objectif : Excellente vidéo, simple, claire, et complète à la fois, qui donne l’essentiel de ce qu’un élève de collège doit connaître dans ce domaine. À coupler avec les vidéos sur « les techniques d’exploration du cerveau au fil du temps (durée 7’) et avec la vidéo « comment notre cerveau apprend-il à lire ? (durée 3’07’’).

Vidéo simple et assez courte sur la manière dont les plaques continentales se déforment et peuvent créer des tremblements de terre et des tsunamis.

Niveau : Culture générale dans le domaine de la connaissance de l’univers.

Vidéo simple et explicative. De l’âge de pierre à l’âge du silicium, les matériaux utilisés par l’homme ont évolué en fonction des nécessités et des découvertes de la métallurgie.

Energy Observer est un catamaran devant naviguer durant six ans grâce au couplage des énergies renouvelables. Les principales sources d’énergie du catamaran sont le soleil et le vent. Le surplus d’énergie est stocké dans des batteries ou transformé en hydrogène pour alimenter la pile à combustible qui produira l’électricité nécessaire aux navigants.

Une interview du chef de projet présente les différentes étapes nécessaires à cette aventure. Puis on présente les diverses technologies qui seront utilisées dans ce projet.

Niveau : Ce numéro entre parfaitement dans les programmes d’enseignement du cycle 4 du collège. Les présentations sont claires et facilement compréhensibles pour des collégiens. De plus, le problème des énergies renouvelables est un sujet d’actualité brûlante !

Selon la théorie d’Einstein, la matière « noire » représenterait 85% de toute la matière de l’Univers. Et pourtant, personne ne l’a encore détectée ! On sait seulement que lorsque deux particules de matière noire s’annihilent, elles émettent des rayons gamma de très haute énergie, ce qui permettrait peut-être de les détecter…

Trois vidéos relativement complexes accompagnent ce texte un peu ardu pour des collégiens.

Objectif : Si ces trois vidéos sont manifestement hors du champ de connaissances des collégiens, les deux infographies qui suivent sur l’histoire de l’Univers, ainsi que celle expliquant pourquoi il est nécessaire d’imaginer la notion de matière noire, sont particulièrement intéressantes et passionnantes et abordables pour des collégiens.

Ce numéro est consacré à l’utilisation de l’évolution du taux de carbone 14 pour « remonter » le temps, c’est-à-dire pour dater des vestiges retrouvés dans la grotte Chauvet ou dans l’Egypte ancienne. Cette méthode n’est cependant valable que pour des objets datant de moins de 50 000 ans, ce qui représente environ 10 fois la période de décroissance radioactive du carbone 14.
 

Une vidéo permet de voir la manière dont on utilise un spectromètre de masse pour automatiser le procédé de datation. D’autres datations concernent le climat, l’environnement et la biodiversité.

Deux autres vidéos concernent la grotte Chauvet et ses peintures rupestres d’une part, et la description complète du processus de datation du carbone 14 d’autre part.

Niveau : Ce numéro présente une étude pluridisciplinaire sur la manière dont on peut dater avec précision des échantillons contenant du carbone, grâce à l’analyse de la teneur en carbone 14 du dit échantillon. A conseiller aux élèves de fin de cycle 4 (4^e, 3^e).

Ce numéro est consacré à la conservation-restauration des objets du patrimoine culturel. On utilise pour cela des rayonnements ionisants, la radiographie (rayons X et gamma), la photographie en lumière visible, sous ultraviolets et sous infrarouges, la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN), un accélérateur de particules.

Ce dernier a servi à prospecter au large du port égyptien d’Alexandrie pour en extraire les trésors engloutis, à sonder les pyramides égyptiennes (voir les trois vidéos de chercheurs dans leurs missions de sauvegarde et de restauration d’objets d’art).

Niveau : Ce numéro concerne plutôt des connaissances en physique. Cependant, l’intérêt général de son contenu nous conduit à le conseiller aux élèves de fin de cycle 4 (4^e, 3^e).

« Des calculs à pleine puissance ou Comment la simulation numérique permet de prévoir le comportement des objets lors de changements dans leur environnement ». On utilise l’ordinateur, tout d’abord pour représenter le phénomène selon les lois de la physique, ensuite pour transcrire ce phénomène en équations mathématiques, pour faire une résolution numérique traduite en langage informatique, et enfin pour comparer avec l’expérience ou l’observation.

Pour gérer ces grandes masses de données, on utilise des supercalculateurs qui peuvent effectuer jusqu’à 10¹², voire 10¹⁵ opérations par seconde (Floating Point Operations Per Second = Flops). Leur puissance est considérable, plusieurs petaflops pour une consommation électrique voisine de 5MW (5.10⁶ W), et leur consommation en eau de refroidissement extrêmement importante.

Les utilisations de ces supercalculateurs sont nombreuses et variées, aussi bien dans l’industrie que dans la recherche (astrophysique, mathématiques), ou les applications militaires.

Niveau : Ce numéro se lit avec passion, même si son contenu est assez éloigné des domaines de la chimie. Nous le conseillons aux élèves du cycle 4 pour leur permettre d’acquérir des connaissances dans ce domaine particulier des supercalculateurs.

« Ça roule avec les algues ou Comment les algues peuvent fournir des biocarburants ». Après un rappel sur le mécanisme de la photosynthèse, on indique que les micro-algues constituent un immense réservoir de biodiversité (voir expédition « Tara ») et que leur culture à grande échelle pourrait aboutir à une production propre et durable de biocarburants.

Différentes molécules peuvent donner naissance à ces biocarburants. Pour les micro-algues dont la vitesse de croissance est inouïe (triplement de leur masse chaque jour), on s’intéresse plus particulièrement à leur contenu riche en lipides, i.e. en acides gras dont la transformation conduit à la fabrication du carburant dit « biodiesel ».

Deux jeunes chercheurs dans ce domaine expliquent leurs travaux et les applications à venir de la culture intensive de ces micro-algues.

Niveau : Ce numéro passionnant se lit avec facilité. Il peut être conseillé à l’ensemble des collégiens (de la classe de 6^e à celle de 3^e).

Si les nanosciences constituent l’ensemble des méthodes visant à étudier les lois et propriétés particulières des objets nanométriques, les nanotechnologies regroupent les instruments de caractérisation, de fabrication et d’application de ces objets.

On prend comme exemple le cas du carbone pouvant se présenter sous la forme de nanotubes, excellents conducteurs électriques, 100 fois plus résistants et 6 fois plus légers que l’acier, et permettant ainsi par exemple leur utilisation comme nano-électrode pour les écrans plats, les ordinateurs.

La toxicité des nanomatériaux peut poser problème. Elle est étudiée à la plateforme multidisciplinaire de Grenoble.

Enfin, 3 jeunes chercheurs expliquent les travaux qu’ils mènent dans leurs laboratoires respectifs.

Le document se termine par un résumé descriptif de la plupart des applications des nanotechnologies (santé, énergie, transports, communication, environnement, défense).

Objectif : Le nanomonde ou la découverte du monde à très petite échelle (1 nanomètre = 10^-9 m, soit 50 000 fois plus petit que l’épaisseur d’un cheveu, ou seulement 10 fois plus grand qu’un atome).
Niveau : Ce numéro se lit avec une relative facilité. On peut donc le conseiller dès le début du cycle 4 (classe de 5^e).