Le Monde selon la physique ( PHYSICS WORLD ) : sept 2015-2 : Deux sujets interessants!
La journée ayant été mal commencée ( problèmes de santé à régler avant mon départ aux USA ) , je m’arme de tout mon courage pour poursuivre et proposer mes résumés à partir de mes traductions de PHYSICS WORLD …. Toutefois aujourd’hui , malgré ces quelques petites difficultés personnelles , déjà un peu présentes hier , je rajouterai des commentaires parce que les sujets m’ excitent particulièrement !
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1 : TRADUCTION
Solar wind casts a reddish hue over rocky objects
Sep 11, 2015
Ion-accelerator experiment could explain why many asteroids are dark red
L'obscurcissement lent de la couleur de la surface des objets rocheux dans l'espace peut être causé par le bombardement des particules présentes dans le vent solaire. Telle est la conclusion d'une nouvelle étude menée par des chercheurs américains(Kimberly Kuhlman et coll, Planetary Science Institute ,Arizona University of Wisconsin-Madison) qui ont simulé les effets du vent solaire en bombardant des échantillons de roche avec des ions d'hydrogène et d'hélium.
L'altération physique et chimique a une influence profonde sur la surface de la Terre, et il se trouve que cette altération se produit également sur les surfaces des corps dans l'espace. Bien sur les processus des intempéries de l’Espace peuvent avoir une variété de causes, y compris celles des impacts de micrométéorites, des rayons cosmiques, du rayonnement ultraviolet et de l'exposition au vent solaire.
La prolongation de l’exposition aux intempéries de l'espace a un effet curieux. Les surfaces des objets sans atmosphère - comme la Lune, Mercure et les astéroïdes - deviennent progressivement à la fois plus sombres et plus rouges au fil du temps. Vue dans les échantillons lunaires, cette coloration semble être causée par la formation à la surface de minuscules particules de fer avec des granulométries inférieures à 50 nm. Savoir exactement comment ces minuscules particules de fer se sont formées , a été cependant, l'objet de nombreux débats. Une théorie populaire présente t la vaporisation et la recondensation de la matière solide lors des impacts de micrométéorites. Cependant, il est difficile de savoir comment un tel processus fonctionne sur des petits corps ….
Dans une nouvelle étude, Kimberly Kuhlman de la Planetary Science Institute en Arizona et ses collègues de l'Université du Wisconsin-Madison ont exploré si ces particules de fer pouvaient être créés par l'exposition au vent solaire - qui contient des particules chargées qui diffusent à partir du Soleil à des vitesses de plusieurs centaines de kilomètres par seconde. L'équipe a étudié les effets de ces particules chargées sur une enstatite, qui est un minéral ,l’orthopyroxène riche en magnésium et qui est commun dans le système solaire. Car il est souvent trouvé dans les météorites et est abondant dans le manteau de la Terre.
Kuhlman et ses collègues ont commencé avec des plaquettes d’ enstatite –d’ environ 1 cm de diamètre - qui étaient très polies et montées sur une plus grande tranche de silicium. Les échantillons ont ensuite été bombardés avec des ions hydrogène et d'hélium énergétiques utilisant le plasma d une source d’implantation d’ ions. Cela consiste à placer des échantillons cibles dans une chambre sous vide, à travers lequel les gaz hydrogène et l'hélium sont autorisé à circuler. Les gaz sont ionisés par des filaments de tungstène et des impulsions à haute tension sont utilisés pour accélérer les ions vers les échantillons à des énergies comparables au vent solaire.
Après le bombardement, les chercheurs ont étudié les changements àde la composition de l'extérieur sur 20 nm des échantillons en utilisant la microscopie électronique à balayage par transmission. Effectivement, Kuhlman et ses collègues ont constaté que ce vent solaire simulé avait provoqué la formation de nanoparticules de fer.
Les chercheurs croient que les nanoparticules se forment parce que l'implantation ionique perturbe le réseau atomique de la matière minérale, en créant des liens brisés. Ceux-ci sont alors libres de réagir avec de l'hydrogène, en créant des molécules d'eau et d'hydroxyde. Ces molécules ensuite s’échappent du réseau endommagé, laissant derrière le fer dans un état réduit chimiquement. Il y a nucléation de ce fer puis cela conduit à des nanoparticules.
«Ce travail continue et nous permettra d'estimer la vitesse à laquelle les particules de cette nanophase de fer se forment comme conséquences de l'exposition au vent solaire», dit-Kuhlman. Elle souligne que cette information aidera les scientifiques à utiliser la télédétection pour déduire l'âge des objets dans le système solaire, lequel à son tour fournira à notre compréhension un large éventail de processus physiques qui se produisent dans l'espace.
Simone Marchi du Southwest Research Institute, qui n'a pas participé à ce travail, dit que l'étude suggère que le vent solaire est le meilleur candidat pour expliquer la formation de ce fer en nanophase dans les astéroïdes, cet effet l'emportant sur ceux des impacts de micrométéorites. Marchi ajoute, cependant, que d'autres aspects importants, tels que les échelles de temps impliqués dans la formation de petites particules de fer doivent encore être étudiées en détail.
Cateline Lantz - astrophysicien à l'Observatoire de Paris - dit à Physicsworld.com que la recherche est importante, car elle a le potentiel pour élargir notre compréhension des intempéries de l'espace. "Ces intempéries sont maintenant bien comprises sur la Lune et certains types d'astéroïdes, mais voir ces surfaces primitives aussi sombres c est toujours aussi déroutant," ajoute-t-elle.
La recherche est décrite dans Planetary Science et de l'espace.
A propos de l'auteur :Ian Randall est un écrivain de science basé en Nouvelle-Zélande
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MON COMMENTAIRE /Je me suis moi-même posé la question , lors de la première rafale des résultat de ROSETTA/PHILAE sur la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko, qui apparaissait assez brunâtre sur certaines photos . Je ne crois pas que l’équipe ESA de traitement des données parte dans la direction de K.KUHMAN , comme on serait tenté de le faire pour la lune ou d’autres astéroïdes car la comète ne recèle aucun magnétisme …..Or la couleur rouge fait toujours penser aux oxydes de fer … Mais les points de fusion et d’ébullition ( après l’ionisation supposée ) de ces derniers sont hauts et supposent des énergies d’impact élevées pour le mécanisme proposé . L’équipe ESA semble plutôt intéressée par une « calcination » sous vide par le vent solaire de composés de la chimie organique et délivrant au final des formes riches en carbone et plutôt de couleur brun foncé I l s’agirait de seize composés correspondant à six classes de molécules organiques , identifiées avec un degré de confiance suffisant, dont quatre n'ayant jamais été détectés sur une comète. Alcools, carbonyles, amines, nitriles, amides et isocyanates,
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2 : TRADUCTION
Are Faraday cages less effective than previously thought?
Sep 15, 2015 17 comments
Calculations suggest that electric field does not drop off exponentially
15, 2015 17 comments
La cage de Faraday dans votre laboratoire est-elle moins efficace que vous ne le supposez? Une nouvelle étude de mathématiciens appliqués à l'Université d'Oxford suggère que les cages de treillis métallique peuvent ne pas être aussi bons en tant que blindages vis-à-vis du rayonnement électromagnétique qu’on ne le pensait auparavant. L'équipe a identifié une faille dans la compréhension classique sur la façon dont l'efficacité de la cage de Faraday change quand les fils de son treillis sont rapprochés. Même si les ingénieurs auraient pu réaliser expérimentalement cet effet, cette découverte mathématique pourrait améliorer la conception de ces cages.
Le physicien Michael Faraday en est venu à l'idée d'utiliser une cage à fils conducteurs à mailles pour bloquer les champs électromagnétiques en 1836. Un exemple moderne familièr d'une telle cage est l'écran de maille sur une porte du four, qui est conçu pour garder les micro-ondes se propageant ,et regarder notre nourriture pendant la cuisson. C e qu’une cage en métal solide offre nous permettrait de considérer que c’est la meilleure protection contre les ondes électromagnétiques, mais Faraday et de nombreux scientifiques ont supposé qu’un maillage est une assez bonne approximation d'une cage de métal solide. En particulier, beaucoup ont cru que le champ électrique à l'intérieur de la cage se rapprochait rapidement de zéro quand les fils se rapprochent. Dans les années 1960, par exemple, le prix Nobel Richard Feynman a donné une célèbre série de conférences de physique à Caltech qui comprenait une brève discussion sur des cages de Faraday et qui a depuis été adoptée dans de nombreux manuels et conférences de physique. Il a assumé la charge électrique constante, et a fait valoir que le champ électrique se rapprochait de zéro de façon exponentielle dans la cage.
Nick Trefethen, Université d'Oxford s’ est d'abord intéressé aux cages de Faraday en 2013 quand il a découvert qu'une analyse mathématique approfondie des cages manquait dans la littérature scientifique. Trefethen avait travaillé sur la règle trapézoïdale de quadrature - une méthode numérique pour approcher les valeurs d’intégrales - et il a deviné que ses équations devaient également décrire la cage de Faraday. Parce que la règle du trapèze présente une propriété de convergence rapide, il a deviné que les cages de Faraday allaient travailler de la même façon.
Il a rejoint ses forces à celles de Jon Chapman d'Oxford et David Hewett pour étudier le problème, mais il est vite apparu à l'équipe que cette convergence rapide à zéro du champ électrique ne se produisait pas. "Nous avons passé des mois et des mois à se tracasser à ce sujet", a-t-il déclaré à physicsworld.com, ajoutant: "Il faut beaucoup de temps pour développer la confiance quand l'intuition [de beaucoup de gensa qui nous avons parlé] s’avère fausse… »
Trefethen et ses collègues ont utilisé un modèle numérique 2D simple d'une cage de Faraday qui comprenait un anneau de conducteurs circulaires individuels, dont chacun représentait un fil dans le maillage. La région à l'extérieur de la cage contient une source d'un champ électrique statique, qui applique une tension constante aux conducteurs. Les simulations ont suggéré que la force du champ électrique à l'intérieur de la cage est proportionnel au logarithme du rayon des cercles des fils individuels …. Ceci suggère que des cages de Faraday fabriqués à partir de fils épais sont meilleurs que ceux fabriqués à partir de fils fins.
Ils ont également constaté que la force du champ électrique interne est proportionnelle à la distance de séparation entre les fils. Trefethen et ses collègues ont également été en mesure de tirer un théorème qui donne une limite supérieure pour l'intensité du champ interne en fonction de la séparation. Ce théorème donne également une relation linéaire. Une des principales conclusions de l'étude est donc que la baisse de l'intensité du champ n’ est pas exponentielle dans une cage de Faraday, comme suggéré par Feynman. Bien que la simulation était en 2D, l'équipe dit que le résultat devrait également s’ appliquer aux cages 3D.
L'équipe a également examiné un modèle continu de maille de, la cage, ce qui Trefethen le souligne est le résultat principal de la recherche. Ces calculs ont révélé que la cage de Faraday ne se comporte pas comme un conducteur normal - au contraire, elle se comporte comme une surface avec une capacité limitée. En conséquence, il faut de l'énergie pour pousser les charges sur les fils. Cela signifie qu'une maille aura une distribution de charge différente de celle de la cage de Faraday idéale, qui n’est autre qu’ une feuille continue de metal
Trefethen souligne qu'il existe des preuves des résultats de l'équipe dans la technologie de tous les jours. Le blindage des portes du four à micro-ondes, par exemple, est généralement une feuille solide de métal avec des trous percés dans ce qui est essentiellement une cage de Faraday avec des fils épais. Avec des fils plus fins il serait plus facile de voir l'intérieur du four, mais ils ne sont pas utilisés par les concepteurs de micro-ondes - décision qui semble être en ligne avec les conclusions de l'équipe. Trefethen souligne également que malgré des fils épais, les fours micro-ondes ne sont pas descages de Faraday parfaites. Cela est visible parce que si vous mettez votre téléphone mobile - qui utilise des micro-ondes pour communiquer - dans un four et cherchez à l'appeler, il y a une bonne chance qu’il va sonner dedans !.
Ali Niknejad est un ingénieur électricien à l'Université de Californie, Berkeley, et reconnaît qu'il existe des lacunes dans notre compréhension des cages de Faraday: "Beaucoup d'entre nous l'ont fait ce Test téléphone et ils ont réalisé, oui, vous le savez que les mailles ne fonctionnent pas parfaitement. "
Niknejad travaille avec l'électronique à haute fréquence, y compris des dispositifs à micro-ondes, et est intéressé au blindage des puces informatiques et des circuits pour prévenir toute sorte d’ ingérence. Il souligne que les ingénieurs savaient depuis un certain temps que des cages métalliques solides pleines doivent être utilisés dans ces applications.Il souligne également que l'étude d'Oxford est une indication que cela arrive aussi aux basses fréquences - spécifiquement dans le cas particulier d'un champ électrique statique.
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MON COMMENTAIRE / Je suis persuadé que des études expérimentales empiriques ont été très largement menées sur des divers modèles de véhicules et de conteneurs ….Et tant mieux si les maths de Trefethen les confirment …J’avoue m être souvent demandé si l’avion qui me transportait n’était pas plus sensible à l’intrusion des champs électriques et des éclairs qui nous entouraient quand nous entrions dans des gros cumulonimbus d’orages ou de tempêtes ….. Je sais que la précaution prises par des personnes hypersensibles aux radiations EM passe par de grands grillages métalliques entourant leurs pièces à vivre… et les conclusions de Trefethen me poussent à les remettre en cause en partie …… les voitures n’empêchent pas d’y entendre à l’intérieur les ondes acoustiques du tonnerre !
A suivre
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