Nous avons vu hier ce qu’étaient les quarks et les leptons, nous allons d’abord regarder quelles sont les interactions entre ces particules. Celles-ci sont la conséquence de trois sortes de forces. Ces forces vont mettre en jeu de nouvelles particules, les « bosons » qui vont interagir avec les particules élémentaires sur lesquelles elles auront une action. Ils agissent comme des intermédiaires dans les interactions entre particules, représentant ainsi des forces.

            Le schéma ci-dessous représente des quatre types de bosons élémentaires (en jaune) et autour les fermions (quarks et leptons) sur lesquels ils agissent.
            Ils ont tous un spin égal à 1. deux d’entre eux ont une masse nulle et trois d’entre eux une charge nulle.

             Les trois types de forces sont :

                         - les interactions fortes : elles sont dues aux gluons (g).

             Les gluons sont des particules stables, de masse et de charge nulle.
On peut aussi leur associer une « charge de couleur » : +bleu, +rouge, +vert. et une anii-charge de couleur -bleu, -rouge, -vert.
          Les gluons servent, en quelque sorte, de « colle » entre les quarks, les empêchant de se libérer les uns des autres de façon autonome. Tout se passe comme si les particules échangeaient entre elles des gluons, ce qui engendrait une attraction forte entre elles, ces échanges se faisant avec changement de couleur, ce qui permet à tous les quarks de subir successivement cette attraction forte.
             La portée de cette attraction forte est peu importante : 10^-15 mètres.
             Les associations de quarks et anti-quarks collés par les gluons, particules composites appelées hadrons, qui sont les plus connues, associent trois quarks up et down, de couleurs différentes pour réaliser proton, anti-proton et neutron, (on les appelle baryons) ou deux quarks de même couleur (on les appelle mésons
             Le gluon a été mis en évidence en réalisant dans de puissant accélérateurs, des collisions électron positif, électron négatif, qui s’annihilent en produisant deux photons gamma, et dans certains cas, un gluon éjecté par une paire quark-antiquark.

            - les interactions électromagnétiques : elles sont dues aux photons (Y).

            Il n’y a pas de limite à la portée de ces interactions et ce sont celles que nous connaissons en physique classique des rayonnements électromagnétiques, des rayonnements hertziens aux rayonnements nucléaires.
            Les particules sensibles sont les quarks et les leptons autres que les neutrinos.

                       - les interactions faibles sont le fait des échanges de bosons W et Z entre les particules qui la subissent.
              Elles ont une portée très faible 10^-17 m. et une intensité plus faible que les deux autres forces et leur influence est limitée au noyau atomique.. Elles sont responsables de la désintégration radioactive des noyaux d'atomes et sont à l'origine de la fusion nucléaire dans les étoiles.
             Les bosons W+ et W-  ont une charge et sont 80 fois plus lourds qu’un proton. Le boson Z a une charge nulle.
              L’existence de ces particules était prévue depuis 1960, mais à l’état libre, ces particules sont instables et se désintègrent rapidement. C’est ce qui a permis de les détecter à Noël 1982 au Cern, à Genève. Le boson Z sera détecté en 1983. 
                Compte tenu de la masse importante des bosons, il faut disposer d’énergies d’accélérations importantes pour obtenir des collisions suffisantes pour chasser un boson. L’accélérateur du CERN n’a eu cette possibilité qu’en 1980. La production d’anti-protons a nécessité un appareillage spécial, et le détecteur des produits de collision mesurait 10 mètres de long, 6 de haut et pesait 2000 tonnes.

Et le boson de Higgs ?

            C’est un boson particulier, qui crée un champ ayant une valeur constante dans le vide, dans lequel les particules acquièrent une masse qui résulte de leur interaction avec ce champ de Higgs. Son existence, à partir de considérations théoriques, avait été postulée en 1964
            Mais cette existence est trop brève pour qu'on le détecte directement : on ne peut observer que ses produits de désintégration, voire les produits de désintégration de ces derniers. Des événements mettant en jeu des particules ordinaires peuvent en outre produire un signal similaire à celui produit par un boson de Higgs. De plus, une particule ne peut être observée dans un détecteur qu'à des énergies supérieures ou égales à sa propre masse
            Il faut faire un très grand nombre d’essais pour espérer détecter le Boson de Higgs et son existence n’a été confirmée expérimentalement qu’en juillet 2012.
           Pourquoi chaque particule acquiert-elle une masse différente, voire n'acquiert-elle pas de masse du tout comme dans le cas du photon, c’est à dire pourquoi le couplage des particules avec le champ de Higgs est-il différent d'une particule à l'autre? On ne connaît pas les réponses à ces questions dans les théories actuelles.
            Toutefois seule une faible partie (1% environ) de la masse d’un objet matériel est due au boson de Higgs car seule la masse des particules en dépend. Or dans la matière usuelle composée d’électrons, de protons et neutrons, la masse des particules élémentaires est très faible, et 99 % de la masse des nucléons vient de l'énergie de liaison (par la force forte) entre quarks.  

Et la gravitation ?

             Nous sommes tous habitués à la gravité sur terre, et beaucoup d’entre nous ont appris au lycée les lois de Képler et lu des articles sur les mouvements des objets dans l’univers .
            Alors ce champ de gravitation est il lié à un « graviton », comme la masse au boson de Higgs ?  La théorie l’envisage, mais rien n’a pu être démontré dans ce domaine.
            Encore beaucoup à découvrir ! 

En définitive :

             Ces deux articles vous ont probablement parus difficiles à lire. J’ai essayé d’être le plus simple possible, mais le sujet n’est pas facile.
            Je vous ai surtout montré quelles étaient les particules élémentaires, et leur classification Cela représente pour vous, beaucoup de noms peu connus. Ainsi, si vous les rencontrez dans un article, vous saurez désormais de quoi il s’agit.  
            Mais vous devez avoir l’impression de ne pas tellement savoir ce que sont ces particules, à part quelques caractéristiques, comme la masse ou la charge électrique.
            C’est vrai parce que seul un spécialiste de mécanique ondulatoire, possédant une connaissance approfondie d’un arsenal mathématique complexe, peut pénétrer dans un univers totalement abstrait.
            Pour nous, béotiens en la matière, nous voyons une particule comme une balle de tennis très petite, comme un point qui se déplace. Quant aux champs, c’est déjà assez abstrait, même si nous pouvons constater le champ magnétique créé par un aimant, qui exerce une force d’attraction ou de répulsion sur un autre aimant.
           En fait la mécanique ondulatoire n’est qu’une série d’équations très complexes et totalement abstraites, avec de très nombreux paramètres que l’on introduit peu à peu.
           On examine ensuite des expériences, notamment dans les grands accélérateurs où l’on effectue à grande vitesse et énergie, des collisions entre particules et on détecte les résultats de ces collisions qui entrainent des désintégrations.
           Ces mesures révèlent des anomalies dans les résultats chiffrés de ces phénomènes.
           Alors pour les expliquer, on modifie les paramètres et on en rajoute d’autres.;Les particules élémentaires font partie de ces paramètres. Si on obtient alors les désintégrations attendues, cela valide l’existence de la particule. Mais qu’est elle en réalité, on n’en sait rien.
          La notion de champ est tout aussi abstraite, et les relations champ-particule sont assez floues.

        Mais cet édifice mathématique permet de prévoir un certain nombre de comportement de la matière au niveau de l’infiniment petit, mais aussi du passé de l’univers et du fonctionnement de ses étoiles.

            Des jeunes m’ont demandé à plusieurs reprises de faire un article sur les particules élémentaires que l’on rencontre à la base de la matière et qui sont étudiées en mécanique quantique.
           Cette demande m’embarrasse car je ne suis pas compétent en mati!ère de mécanique quantique. En effet celle-ci repose essentiellement sur de nombreuses équations mathématiques, (on les appelle des Lagrangiens), qui sont censées décrire les phénomènes, c’est à dire prévoir et expliquer l’ensemble des résultats expérimentaux. Ces équations sont d’une grande complexité car elles mettent en jeu des outils mathématiques très abstraits et qui permettent de déterminer le devenir de mouvements, de transformations, dans un environnement de forces, de champs et cela à partir de paramètres que l’on met en jeu et dont on détermine les valeurs, pour que l’on puisse expliquer les résultats de mesures ou d’expériences, soit en astrophysique, soit lors de bombar-dement de particules et de la matière dans des accélérateurs de grande énergie.
           Ces outils et opérateurs mathématiques ne m’ont jamais été enseignés et seuls des spécialistes de haut niveau les maîtrisent.
            Je me limiterai donc à simplement énumérer un certain nombre de particules qui sont utilisées. dans la structure de la matière et d’expliquer comment elles interviennent.
          Quand j’ai fait mes études après le bac, dans les années 48/52, les particules que l’on connaissaient, et dont on étudiait quelques caractéristiques en physique, étaient beaucoup moins nombreuses et les équations de mécanique quantique beaucoup plus simples.
           Mais depuis 70 ans tout a évolué, notamment du fait de la possibilité de recourir aux gros ordinateurs et d’autre part de disposer d’énormes accélérateurs de particules et d'appareils électronique de mesure très performants.
         Alors, pour expliquer les résultats expérimentaux, il a fallu « inventer » de nouvelles particules et compléter les équations du « modèle standard », qui décrit leur comportement dans certaines circonstances.
        Je vais donc partir des particules élémentaires puis voir ensuite leurs associations ou leurs influences dans un environnement  de la matière que nous connaissons mieux.          

            Le tableau en début d’article était humoristique. En voici un plus sérieux 

             Les particules élémentaires, que l’on appelle des « fermions », sont (pour le moment !) au nombre de 12, six « quarks » et six « leptons ».  En bas des cases le nom des particules (il ne faut pas y voir de signification physique).
             De plus on considère les 12 anti-particules, de charge opposée, (pour l’électron négatif, l’électron positif).
            Ces particules sont classées en trois familles de 2 quarks et deux leptons, familles que l’on app elle du nom poétique de « saveurs ».
            La première famille correspond à des particules stables que l'on rencontre dans la matière courante, les particules des deux autres familles étant instables.

           Sur le coté des cases, trois paramètres physiques :

                        - la masse mais avec une unité particulière qui provient de l’équation d’Einstein 
E = mc²  . On peut évaluer la masse par le rapport E/c², où E est évalué en électrons-volts, qui est une unité courante d’énergie pour les particules, par exemple en radioactivité.
Ce n’est évidemment pas très parlant pour nous habitués kg. Mais cela permet de comparer les masses des particules entre elles et à titre de référence, la masse de l’électron est de 9,11 10^-31 kg.

                        - la charge électrique, évaluée par rapport à celle de l’électron prise pour unité (mais négative).

                        - le spin qui, pour toutes ces particules, est égal à ½..
               En mécanique classique on distingue les déplacement (par exemple la terre autour du soleil), et les rotations autour d’un axe, (par exemple celle de la terre). Au déplacement on associe la qquantité de mouvement mv, et pour la rotation le moment cinétique qui est un vecteur dans l’axe dde la rotation dont la longueur est proportionnelle à la vitesse angulaire de rotation.           
             La mécanique quantique attribue aux particules une grandeur analogue à un moment cinétique, le spin, mais il intervient  seulement en tant que tel dans une équation mathématique et on ne peut pas dire que la particule tourne autour d’un axe réellement.
            Le spin est responsable d’une partie des propriété magnétiues des particules.

                         - Pour compliquer un peu plus, les quarks sont associés à un autre nombre quantique trivalent appelé «charge de couleur » et ces trois valeurs quantiques sont bleu, rouge et vert, mais cela n’a rien à voir avec une couleur. Ce n’est qu’une simple appellation.

          Les quarks interviennent en s’associant entre eux pour former des particules composites plus complexes, ce qui permet d’expliquer des phénomènes entre ces particules. Ils interviennent alors dans des équations mathématiques, mais on ne peut pas les isoler et les observer chacun directement. En fait tout se passe comme si les quarks existaient en tant que particules, car on est obligé de les introduire dans les équations mathématiques pour expliquer les résultats d’expé-riences, mais on ne peut démontrer leur réalité matérielle.
            On constate le plus souvent l’association de quarks dont la somme des charges est un multiple entier, ou de trois quark de couleurs différentes . Mais il existe d’autres cas par exemple l’association d’un quark et d’un anti-quark de même couleur,
           Les quarks « up » et « down » s’associent pour former des particules composites courantes, que l’on appelle « hadrons », tels neutrons ou les protons. Les quatre autres quarks, de masse beaucoup plus importantes, donnent des éléments composites beaucoup plus lourds et instables, qui ont une durée de vie très courte (quelques nanosecondes à
10^-24 s) et sont donc très difficiles à observer.

         En fait seuls les protons composés de 2 u et un d, sont des particules composites stables; Le neutron ( 2 d et un u) est stable s‘il est incorporé dans un noyau atomique. Tous les autres hadrons ne se forment que fugacement lors de la collision avc d’autres particules, dans un très gros accélérateur, comme le « grand collisionneur de hadrons - LHC du CERN à Genève. Ils se désintègrent très rapidement, (quelques nanosecondes à 10^-24 secondes). 

              Le LHC crée de nouveaux hadrons en fracassant frontalement, à haute énergie, des faisceaux de proton. 
             On a même trouvé des quadri-quarks et des penta-quarks, constitués de 4 et 5 quarks.    

             Venons en aux leptons dont le plus connu est l’électron. Le muon et le tau ont une charge analogue, mais ont une masse 207 et 3475 fois plus grande. Alors que l’électron est stable et que les flux d’électrons sont des phénomènes courants, le muon et le tau sont instables. et leurs flux sont donc de courte durée; 
             Le muon a une durée de vie de l’ordre de 2 microsecondes. Il est créé en haute atmosphère sous l’effet du rayonnement cosmique. Si on le soumet à un champ magnétique, sa trajectoire et mois incurvée que celle des électrons (moins lourds) et plus  incrurvée que celle d’un proton (plus lourd).
            Le tau a une durée de vie encre plus courte 3 10^-13 secondes. Il a été découvert car il se désintègre facilement en muons et en électrons.  

             La deuxième catégorie de leptons est constituée par les neutrinos. Ce sont des particules sans masse et sans charge qui donc sont insensibles aux actions électromagnétiques ou aux constituants de la matière. Ils sont donc très difficiles à détecter et des milliards de neutrinos d’origine solaire, traversent allègrement l’environnement et le corps humain sans heurt.  
            Ils ne possèdent pas non plus de charge de couleur.
            La radioactivité béta (production d’électrons par les noyaux radioactifs), a posé une énigme aux physiciens car il n’y avait pas conservation de l’énergie et du spin. Ils ont été amenés à faire l’hypothèse, en 1930/32, de la production d’une particule sans masse et sans charge, le neutrino.  
            Trois sortes de neutrinos accompagneraient la formation d’un électron, d’un muon ou d’un tau. (on appelle ces formes de neutrinos, des « saveurs »).                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            
         Les neutrinos subissent cependant les forces faible dont je parlerai demain, mais dont la distance d’effet est infime. La matière ne peut donc que réagir très rarement sur eux.
            Les détecteurs de neutrinos contiennent donc des centaines de tonnes d’un matériau et sont construits de telle façon que quelques atomes par jour interagissent avec les neutrinos entrants, que l’on peut ainsi détecter.
            Des expériences ont montré que les neutrinos pouvaient se transformer continuellement d’une forme de saveur (électronique, muonique ou tauique) en une autre. Ce phénomène est appelé « oscillation des neutrinos » et théoriquement il demande que le neutrino ait une masse. Mais elle eest tellement petite qu’elle n’a jamais pu être mesurée jusqu’à présent.
           Ses déplacement dans le vide se font à la vitesse de la lumière (une expérience OPERA en 2011 avait mesuré une vitesse légèrement supérieure, mais cela était dû à un capteur déficient).

            Mon article est déjà long et difficile à lire par tout le vocabulaire qu’il utilise.
           Demain, je continuerai cet exposé, en parlant des particules secondaires  composées de quarks et surtout des interactions entre particules au sein de la matière, et enfin du boson de HIggs.

            En rangeant des dossiers et des papiers, j'ai retrouvé un article de 2013 , et qui évoquait la mésaventure d'un  homme qui dormait dans sa maison de Floride, aux USA, et qui a été « avalé »par une "doline".
            Ce n’est pas un animal méchant, c’est un grand trou provoqué par un effondrement du sous-sol, en général de forme circulaire ou elliptique. Le trou qui s’est créé en quelques secondes s’est peu à peu agrandi et a englouti une partie de la maison, dont les autres habitants ont pu fuir. La cavité faisait 9 mètres de diamètre et autant de profondeur. ! Les maisons voisines ont été évacuées. Il semblerait que la cavité se soit agrandie parla suite (photo ci dessous), et qu’elle fasse en définitive, 30 mètres de diamètre et 15m de profondeur.


             En Floride, il est courant voir se former naturellement ce type de trous. Le sous-sol est en effet composé surtout de roches calcaires, qui peuvent se dissoudre lorsqu’elles entrent en contact avec des eaux souterraines acides. Des cavités souterraines se forment alors près de la surface, et lorsque la roche n’est plus assez solide pour supporter le poids de ce qui est posé dessus, elle s’effondre, formant une « doline ». Malheureusement le phénomène n’est guère prévisible, sauf sondages.
       La cause initiale peut être des pluies torrentielles ou acides ayant amené de l’eau dans les sous-sols ou encore de ruptures dans des systèmes de canalisations ou d’égouts, voire dans certains cas la montée de nappes phréatiques, ou au contraire la sécheresse, car l’eau des nappes phréatiques pouvait « supporter » en surface, la roche déjà en partie effondrée, et si la nappe d’eau s’assèche, cet étai disparaît et la roche s’effondre. 
           .En juin 2010, une énorme doline s’est soudainement formée dans la ville de Guatemala et a englouti un immeuble de trois étages. D’après les géologues, le trou mesurait quelques 20 mètres de diamètre pour une profondeur de plus de 70 mètres. Il aurait été provoqué par des pluies torrentielles et un défaut dans le système d’égouts. (photo ci dessous).



            Les trous peuvent être aussi assez petits, mais profonds et on voit tout à coup un arbre, un poteau disparaître, aspiré dans le sol, comme si on l’avait tiré par les racines. On a même vu des voitures, "tombées" brusquement dans un trou de la chaussée. 

            On a répertorié en Floride des milliers de dolines.                       
            Certaines dolines, mais qui ne se forment que progressivement par effondrements successifs peuvent être géantes et alors un lac naturel en occupe le fond.
            Si vous regardez une carte de Floride, voyez le nombre de petits lacs !


            Les USA ne sont pas le seul pays des dolines ; On en trouve en Amérique du sud et il y a eu de tels effondrements spectaculaires en Chine.

           Les dolines ont fait l'objet d'études de géologie : on les a classées en plusieurs groupe, selon leur mécanisme de formation, régulé dans les figures ci-dessous :

            Mais la nature a toujours raison et les dolines dans la campagne s'intègrent peu à peu au paysage, comme le montre la photo ci-dessous :

                   Un jeune lycéen m'a demandé, dans le cadre d’un travail scolaire à venir, ce que je pensais de l’évolution des polluants humains qui abondaient dans la nature. Ma première réaction a été « Pas grand chose, car il y en a trop ! », mais ce n’est pas une réponse que d’éluder ainsi le problème. Alors que dire en quelques lignes d’un article.

                  D’abord que nous sommes mal informés, et que les médias nous focalisent sur les accidents importants et que cela nous détourne d’une pollution, plus générale, plus insidieuse et contre laquelle on lutte mal et donc dangereuse à terme. 
                 Ensuite, pour examiner un problème, il faut mettre un peu d’ordre, alors examinons les polluants dans l’air (l’atmosphère), dans l’eau (des rivières, des boissons), des sols (pollution souvent liée aux précédentes), et dans les objets que nous fabriquons et utilisons.
                  De nombreux produits utilisés dans l’alimentation peuvent se révéler nocifs. Il faudra aussi penser aux types de conséquences : empoisonnement, maladie chronique, à court terme ou à long terme, simple indisposition, à effet sur le descendance (tératogène). Certains médicaments sont des « polluants » dangereux.
                   Enfin les effets peuvent être sur l’homme ou sur les animaux qui lui sont utiles.
                  Le caractère accidentel ou chronique de la pollution, la connaissance que l’on en a à une date donnée. 

                  Dans les polluants atmosphériques, on va trouver les plus courants suivants : les particules fines, les fumées, l’ozone O3, le monoxyde de carbone CO, le dioxyde de soufre SO2, les oxydes d’azote N2O NO et NO2, le méthane, l’hydrogène sulfuré SH2, mais il en existe bien d’autres notamment en fonction des concentrations recherchées.
                  Les particules fines désignent les poussières et les gouttelettes microscopiques qui flottent dans l'air et dont le diamètre est de moins de 2,5 micromètres . Leur composition dépend de leur origine, de la saison et des conditions atmosphériques.
                  Les particules fines se composent surtout de sulfates, de nitrates, de carbone, de substances organiques, de minéraux provenant du sol et de métaux.
                  Le carbone provient essentiellement des moteurs diésels et du chauffage.
                  Le dioxyde de soufre est un gaz incolore dont l’odeur est âcre et piquante. Il provient principalement de procédés industriels et de la combustion de carburants fossiles contenant du soufre, et, à la suite de réactions chimiques dans l’atmosphère, le SO2 se transforme en sulfates.
Mais une partie se combine à l'humidité de l'atmosphère et donne de l'acide sulfurique, lequel oxyde des métaux, notamment voitures et constructions.
                  Les oxydes d’azote proviennent essentiellement des transports. Ils peuvent se transformer en libérant de l’ozone.
                  Le méthane et l’hydrogène sulfuré résultent surtout de fermentations organiques.

                    Les polluants de l’eau sont extrêmement nombreux, car ils proviennent de l’industrie ou de l’agriculture, et la pollution accidentelle peut se produire avec n’importe quel produit chimique soluble. Mais indirectement t l’homme peut polluer l’eau avec des agents bactériologiques issus de déchets, d’excréments ou de cadavres.
                  Mais certaines pollutions sont systématiques : on peut citer les nitrates, les hydrocar-bures, les phosphates, les métaux lourds, plus récemment les PCB (polychlorobiphéniles).
                  Un danger récent est constitué par les rejets médicamenteux dans les égouts, notamment dans les selles, qui ne sont pas arrêtés par les stations d’épuration, par exemple les œstrogènes.
L’eau peut aussi être polluée par de simples déchets, comme les sacs et bouteilles plastiques que les rivières et fleuves transportent et qui se retrouvent en mer, scindés en minuscules morceaux.

                  . Les polluants des sols sont voisins des polluants de l’eau. Ce sont des produits organiques ou non, rejetés notamment par l’agriculture ou l’industrie et qui contaminent le sol et sont retenus par les terres. Mais le ruissellement de l’eau de pluie entraine ensuite, en général, une pollution des eaux.
                  Deux catégories particulières : les pesticides utilisés par l’agriculture et les produits radioactifs lors d’accidents nucléaires, comme celui de Fukushima..
                   Comme dans la mer, nous voyons de nombreux déchets et ordures joncher le sol, tant dans les villes que dans les campagnes, et la destruction des ordures n'est pas toujours exemplaire (production de dioxine). Sans parler de tous les objets domestiques et industriels dont nous avons du mal à nous débarrasser : téléphones, ordinateurs, téléviseurs, sacs d'emballage... 

                  Polluants des objets fabriqués par l’homme. Là encore ils sont accidentellement répandus ou volontairement déposés dans des décharges sauvages. , et les produits mis en œuvre sont extrêmement nombreux. Ce peuvent être des matières utilisées dans la construction (peintures au plomb par exemple) ou dans des objets fabriqués pour leur conférer des propriétés particulières. Le bisphénolA qui servait de plastifiant pour la fabrication des biberons en polycarbonates, par exemple, ou les produits anti humidité et moisissures.

                   Enfin une dernière question : doit on considérer un médicament comme un polluant potentiel : quand on voit les dégâts produits par la thalidomide ou le médiator, on pourrait le penser. De même on peut considérer comme des polluants de nombreux produits utilisés dans l’alimentation ‘stabilisateurs, conservateurs, colorants…) et qui peuvent se révéler nocifs.

                   On trouve des milliers d'articles sur ces questions et donc cet article me parait bien succinct.

     Quand mes enfants étaient petits, je leur lisais une histoire de Perlette, une petite goutte d’eau, qui tombait d’un nuage, coulait dans les champs, puis rejoignait les ruisseaux, les rivières, fleuves et l’océan. Puis un jour de soleil elle s’envolait dans l’atmosphère pour rejoindre un nuage. Et ensuite, dans la campagne ou en Bretagne on écoutait «chanter» les rivières et la mer, ou le vent les jours de tempête.
   
    Mais savez vous que le sable peut aussi chanter. Quand j’étais jeune ingénieur j’ai travaillé plusieurs mois au Sahara et certains jours nous entendions «chanter» la grande dune de sable.
    Il fallait qu’il y ait suffisamment de vent (je ne sais combien, nous n’avions pas d’anémomètre pour mesurer), que l’on monte en haut de la dune et qu’on provoque une chute de sable (une petite avalanche), coté sous le vent.(le coté protégé par rapport au sens du vent). Seule la grande dune en face du camp voulait bien se prêter à ce petit jeu.
Les autres dunes étaient plus petites, moins pentues.
    Il paraît aussi que pour chanter, la dune doit posséder un sable d'une nature particulière : celui-ci doit être ce que les archéologues appellent aussi "glaçure du désert". Sans ce sable, fin, luisant et verni, (grains arrondis d’environ 200 microns), les dunes restent aphones, et ce sable doit  en outre être très sec.
    Le son durait jusqu'à ce que l'écoulement de sable arrive au pied de la dune, soit plus d’une minute  On aurait dit un peu une voix humaine avec une fondamentale grave et des harmoniques.  Le son était très fort, assourdissant même parfois et on l’entendait jusqu’au camp, à plusieurs kilomètres.
    Parfois la dune chantait toute seule, sans qu’on aille la chatouiller. Sans doute quand le vent déplaçait suffisamment le sable.
    Et quand on arrivait à la faire chanter très fort, on ressentait une vibration sous nos pieds : la dune tremblait !

    J’ai lu récemment que des chercheurs avaient reproduit le phénomène en laboratoire, dans un anneau en plexiglas contenant du sable «chantant» et d'un bras motorisé qui permet de brasser le sable, et qu’ils étudient ainsi la quantité de sable et la vitesse nécessaires pour avoir un son.
    Selon ces chercheurs, la coulée de sable fonctionne comme une membrane de haut-parleur.
    En descendant le long de la pente de la dune, les amas de grains de sable se dilatent puis se recompactent; de l'air est aspiré lors de la dilatation des grains de sable et est expiré lors du recompactage, générant ainsi une onde de pression donc un son.
    Les grains de sable se déplacent de façon parfaitement synchrone, produisant chacun les mêmes vibrations sur l'air qui seraient à l'origine du son.
    Au microscope électronique, les scientifiques ont étudié la composition chimique du sable.    
    Quelle que soit la localité de la dune chantante dans le monde, tous les grains de sable présentent à leur surface un vernis appelé glaçure du désert.
     Si ce vernis s'use ou est absent, aucun son ne peut être émis, même s'il y a une avalanche synchrone du sable. Il faut attendre la reconstitution de cet enrobage pour entendre de nouveau la dune chanter.
     Ce vernis aurait pour fonction, d'après les physiciens, de créer une cohésion entre les grains de sable, leur permettant ainsi de dévaler la pente sans déraper. La synchronisation est ainsi maintenue.
    Le problème qui reste à élucider, est de savoir comment se déclenche la synchronisation de l'avalanche des grains de sable.

    Les nomades des caravanes croient que ce chant envoûtant et grave n'est autre que la voix des Djinns : ce sont des esprits qui habitent les déserts mais aussi les forêts et les cimetières. Ils prennent généralement la forme d'animaux, surtout de serpents.
    J’ai vu au Sahara des cobras et des vipères à corne, mais ils ne chantaient pas comme les dunes !!