La Suisse massive vue d'avion On n'est pas attiré avec la même force - ni exactement dans la même direction - sur tous les points de la planète. Parce que la Terre n'est pas une sphère parfaite, mais aussi parce que les masses rocheuses de l'écorce terrestre n'ont pas toutes la même densité. De même qu'il existe des cartes géographiques, il existe des cartes «gravimétriques»: elles indiquent les accélérations que la Terre nous fait subir selon les lieux. Dans ce domaine, la Suisse possède l'une des cartes les plus précises du monde, patiemment élaborées au fil des ans par des ingénieurs de l'École polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) et de l'Université de Lausanne, qui ont procédé à de nombreuses mesures au sol. Au cours d'un nouveau projet mené par le Prof. Emile Klingelé (EPFZ), en collaboration avec la Direction fédérale des mensurations cadastrales, des chercheurs viennent de mettre au point une nouvelle méthode de mesure beaucoup plus rapide pour dresser la carte gravimétrique d'une région, puisqu'elle utilise un... avion! Le résultat est évidemment un peu moins précis que pour une carte réalisée à terre. Mais il suffit amplement pour révéler des failles dans le sous-sol, des zones de rencontres entre des masse rocheuses de différentes natures, ou encore des anomalies de densité - de précieuses indicationss pour la compréhension des séismes et pour la recherche de ressources naturelles, comme le gaz naturel, le pétrole ou les minerais.     Pour réaliser la carte de toute la Suisse depuis une altitude d'environ 5000 mètres, il a fallu seulement huit vols à bord d'un bimoteur. Les ingénieurs avaient embarqué dans l'avion non seulement leurs appareils de mesure, mais encore trois instruments de positionnement par satellite (GPS). Il a fallu ensuite trois ans de travail pour trouver la bonne méthode informatique, capable de digérer les milliards d'informations collectées. «Les accélérations terrestres que nous cherchions à mesurer sont cent mille fois plus faibles que celles provoquées par les secousses de l'avion», explique le Prof. Klingelé. «Il a fallu trouver comment éliminer le roulis et le tangage de l'avion, ainsi que la force de Coriolis due à la rotation de la Terre.»   Le résultat montre que la précision des mesures aériennes est excellente: à quelques pourcents près, les informations correspondent à ce qui a été mesuré au sol. Voilà donc comment dresser des cartes gravimétriques dans les pays où les déplacements sur le terrain sont difficiles - les zones tropicales, par exemple.

Beton mit flüssigem Stickstoff gekühlt Beim Erhärten entwickelt Frischbeton beträchtliche Wärmemengen, so dass seine Temperatur etwa 25 Grad Celsius über jener der Umgebung liegt. Da sich der Baustoff dabei ausdehnt und während der anschliessenden Abkühlung wieder zusammenzieht, entstehen feine Risse - vor allem dort, wo Beton mit anderen Materialien in Berührung kommt. Das kann Metall von Stahlträgern oder, etwa bei Renovationen, auch Altbeton sein. Aus diesen Rissen entstehen mit der Zeit grössere Klüfte, auf denen Wasser eindringt. Mischt man beim Giessen eines Brückenelementes dem Beton flüssigen Stickstoff von -196 Grad Celsius bei, kann die gefürchtete Rissbildung beim Erhärten weitgehend vermieden werden. Bei dieser neuen, seit einigen Jahren in Skandinavien angewendeten Technik gelangt auf der Baustelle flüssiger Stickstoff aus einem Zisternenwagen direkt in die Betonmischtrommel. Danach lässt sich der gekühlte Beton problemlos in die vorbereiteten Schalungen giessen. Bisher stützte man sich beim Anwenden der neuen Methode hauptsächlich auf die praktische Erfahrung. Jetzt sind an der ETH Lausanne zum ersten Mal wissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt worden.   Ingenieure am Institut für Stahlbau haben gleichzeitig zwei Verbundträger fertiggestellt: Auf einem Stahlträger ruht ein Element aus Stahlbeton. Vor dem Betonguss montierte man im Armierungseisen sechs ebenfalls an der ETH Lausanne entwickelte Dehnungsmessgeräte aus Glasfasern, mit denen sich Längenveränderungen von bis zu 0,005 Millimetern nachweisen lassen.   Einer der beiden Versuchsträger wurde in herkömmlicher Weise gegossen, der andere unter Zusatz von flüssigem Stickstoff. Nach 28 Tagen Trocknungszeit erfuhren die Versuchsträger die gleichen Belastungen, wie sie Brückenelemente durch Lastwagen erleiden. «Bei der ersten Brücke mussten wir eine starke Rissbildung feststellen, etwa alle 20 Zentimeter einen Riss», berichtet Versuchsleiter Jean-Marc Ducret. «Bei der zweiten Brücke hingegen gab es kaum Risse: Die Kühlung durch Flüssigstickstoff vermindert die Rissbildung des jungen Bauwerkes massgeblich und verlängert dadurch dessen Lebensdauer.»

"Geometrician" neurons Thanks to two macaque monkeys, well drilled to train their eyesight on a spot of light as soon as it appeared anywhere on a screen, French and German scientists have identified “geometrician” neurons in the brain. These brain cells are able to calculate the position of an object compared to the axis of the head. A cluster of these neurons covering a surface of about two square centimeters has been located within a deep furrow of the cortex, on each of the two parietal lobes, in a zone known as the VIP (ventral intraparietal area).   “In the cortex, there must also be other information-processing centers that calculate the position of the trunk, arms and legs, and even landmarks situated outside the body”, say Jean-René Duhamel and Werner Graf (CNRS-Collège de France in Paris, France). At the back of each of our eyes, the retina perceives images rather like a video camera. Nerve fibers then project the dots making up these images onto the primary visual cortex at the back of our brain. “Project” is the right word, because on this visual cortex, the dots making up the picture occupy the same topographic positions as on the retina--as in a video image displayed on a television screen. In using this visual map to seize a glass on a table, for exemple, it is assumed that our brain combines it with other topographic information: the position of our head and our body and the position of the eyes in their orbits. Indeed, if to see the glass our eyes turn to the right or to the left, or remain straight, the image will not be the same: the glass will be either on the edge or in the center of the field of vision. Our brain will have to take this into account in order to determine where our mouth is in relation to the glass, before directing the arm in the correct direction. By quantifying the electrical activity of these “geometrician neurons”, the researchers observed that some of them reacted to the visual stimulation of the object only depending on its position in relation to the head. Other neurons, however, only react to the object regarding its position in relation to the eye. Between these two extreme specializations, they identified neurons possessing a wide range of intermediate activities.   Regarding sensory and action perception, the results obtained on such primates have always been subsequently confirmed in humans. The next step should therefore be their identification in man.