jeudi 28 septembre 2017

LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/PHYSICS WORLD COM / SEPT 2017 -1

La rentrée universitaire coïncide avec la scientifique et les publications de physique expérimentale se multiplient
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Une mémoire quantique optique  qui se rétrécit à l'échelle nanométrique

Optical quantum memory shrinks to the nanoscale

4 septembre 2017
Image du microscope électronique de la cavité optique utilisée pour créer une mémoire quantique
Effet Stark: la cavité optique
Un nouveau type de mémoire optique qui pourrait être intégré à d'autres composants sur une puce a été dévoilé par des physiciens aux États-Unis. Le dispositif surmonte un défi important auquel font face les chercheurs qui tentent de faire des ordinateurs quantiques basés sur la lumière - comment capturer efficacement les photons dans une structure de taille inférieure à celle du micron.
Depuis l'envoi de messages susceptibles d'être cryptés jusqu’à relier les ordinateurs quantiques à l'Internet quantique, la possibilité d'échanger des informations quantiques peut être vitale pour l'avenir de la technologie. Cela ne sera cependant pas possible, sans mémoire quantique, pour stocker les états quantiques et les libérer au besoin.
Dans Internet d'aujourd'hui, les informations sont envoyées entre les ordinateurs via une série distribuée de nœuds appelés routeurs. "Les paquets [d'informations] sont peut-être stockés pendant un certain temps et ensuite ils sont envoyés", explique Andrei Faraon, du California Institute of Technology, "Il existe un certain contrôle sur le calendrier du paquet". Un réseau optique qui utilise des photons pour transporter des informations quantiques nécessiterait des nœuds analogues pour stocker des chaînes de zéro (bits) mais aussi des états quantiques complets de photons individuels (bits quantiques ou qubits).
Il existe actuellement plusieurs mémoires quantiques différentes en développement - certaines stockant enqubits les excitations collectives dans des ensembles d'atomes, d'autres utilisant des cristaux à l'état solide. Parmi le deuxième groupe, les cristaux dopés avec des ions de métaux des terres rares se sont révélés efficaces parce que les ions de terres rares ont des transitions électroniques tranchées et stables qui peuvent se coupler aux photons et conserver leurs états quantiques. Cependant, absorber un photon nécessite généralement des épaisseurs de matériau allant du millimètre au centimètre, ce qui rend les mémoiresquantiques assez importantes.

, Faraon et ses collègues ont produit une cavité optique résonnante de seulement 0,056 μm3 de volume dans  un orthovanadate d'yttrium dopé au néodyme - qui est un matériau cristallin utilisé dans les lasers à l'état solide. L'interaction entre les photons individuels et la matière est fortement améliorée dans la cavité, explique Faraon: "Les photons sont capturés par les atomes dans un volume beaucoup plus petit. C'est ce qui nous a permis de créer un appareil beaucoup plus petit".
Après avoir refroidi la cavité à 480 mK, l'équipe la couple à une fibre optique alimentée par un laser. Lorsqu'une série de paires d'impulsions lumineuses est injectée dans la cavité, les chercheurs reviennent environ 75 ns plus tard. La fidélité de la mémoire (la proportion de photons retrouvés dans l'état quantique correct) est de 96,8%. Ceci est  dû à la hauteur des mémoires quantiques de ce type à la fine pointe de la technologie. Cependant, l'efficacité de la mémoire (la proportion de photons récupérée du tout) n'était que de 2,5%. "Nous montrons un chemin clair vers la façon dont cette efficacité peut être améliorée", explique Faraon.
Pour contrôler le moment où les impulsions stockées sont relâchées, les chercheurs appliquent un deuxième ensemble d'impulsions laser qui sont légèrement hors résonance de la fréquence de la cavité. Ces impulsions compriment l'espacement des niveaux d'énergie dans la cavité grâce à l'effet Stark. Les chercheurs ont constaté que cela entraînait un léger retard dans le moment de la sortie du photon. Comme ils augmentent l'intensité de ces "impulsions Stark", le délai augmente à un maximum d'environ 10 ns.

Outre les économies possibles en matériaux et en espace, la mémoire nanophotonique présente plusieurs avantages par rapport à ses homologueactuelles « s en vrac ». Par exemple, avant que la cavité ne puisse accepter un photon, les spins de néodyme doivent être polarisés à l'aide d'impulsions laser répétées. «Ces étapes de préparation sont nettement plus rapides dans la cavité [que dans le système en vrac]», explique Faraon.
Margherita Mazzera de l'Institut des sciences photoniques de Barcelone décrit le travail comme «significatif», ajoutant: «Il existe plusieurs aspects nouveaux, mais le plus important, c'est que c'est la première fois que la capacité de la mémoire a été démontrée etre au niveau du photon unique dans un système nanophotonique de terres rares ".
Il souligne toutefois que des augmentations drastiques à la fois de l'efficacité (à environ 90%) et du temps de stockage, ainsi que l'introduction de la libération à la demande du photon sont nécessaires avant que le système ne puisse constituer une mémoire quantique pratique. Le protocole habituel pour obtenir une lecture à la demande, dit-elle, est «une étape très difficile» que les chercheurs n'ont pas encore démontrée. Elle décrit l'utilisation d'impulsions Stark pour retarder la libération du photon comme «une solution intermédiaire».

Nicolas Gisin, de l'Université de Genève, affirme que le travail est «significatif mais aussi assez spécialisé» et accepte qu'il reste beaucoup de travail avant que l'appareil ne puisse former une mémoire quantique utile. À son avis, cependant, le retard d'émission dû à l'effet Stark est la caractéristique la plus importante du travail en termes de science fondamentale. "Je trouve fascinant d'arrêter le photon et de décider quand il revient, et de revenir avec ses propriétés quantiques intactes".
La recherche est décrite dans Science : Tim Wogan is a science writer based in the UK
MON COMMENTAIRE  /Je trouve intéressant  d’utiliser l’effet Stark  comme frein de sortie ! Cela dit que d’efforts pour viser cet ordinateur quantique  futuriste  et qui sera trop complexe pour un usage public !
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Comment protéger les personnes et les biens contre les bombes volcaniques

How to protect people and property from volcanic ballistics


5 sept. 2017
Photographie de Mount Ontake au Japon
Zone de danger: Mount Ontake du Japon
Les  bombesbalistiques volcaniques sont des fragments de lave et de roche - de taille allant de quelques centimètres à des dizaines de mètres de diamètre - expulsés par des éruptions explosives à des températures supérieures à 1000 ° C. Traversant l'air à des vitesses atteignant des centaines de mètres par seconde, ils se déplacent dans des arcs paraboliques et sont capables de frapper jusqu'à 10 km du volcan qui les a lancés. Bien qu’ils présentent un risque important pour les personnes et les infrastructures, les évaluations de la vulnérabilité de ces balistiques - à partir desquelles des stratégies de gestion des risques peuvent être développées - font défaut jusqu’à présent.
Dans une nouvelle étude, cependant, Tom Wilson et ses collègues de l'Université de Canterbury en Nouvelle-Zélande et l'Institut de recherche Mount Fuji au Japon ont simulé l'impact des projectiles volcaniques en utilisant un canon pneumatique pour tirer de vraies roches volcaniques sur des sections de mur et des revêtements de toit. C'est la première étude balistique à utiliser des roches de dimensions et de poids réalistes pour simuler des bombes volcaniques plutôt que, par exemple, des projectiles à base de mastic. On a testé quatre types de gaines couramment utilisés: la tôle, les planches de bois, des bordure de bois et le béton armé - dont chacun était monté sur un cadre en bois. Diverses vitesses d'impact, masses et angles ont été utilisés pour trouver le seuil de différentes sévérités. Chaque impact a été enregistré, à partir duquel la vitesse balistique, la trajectoire d'impact et le chemin des éclats résultants ont été mesurés.
L'équipe a comparé ces données avec des mesures qui ont eu des effets balistiques sur les bâtiments de la vie réelle suite aux éruptions récentes du Mount Ontake et du Mont Usu de Japon, ainsi que des données similaires déjà enregistrées dans d'autres volcans à travers le monde, en recherchant des similitudes dans les modèles de dégâts.
De tous leurs résultats, les chercheurs ont développé des modèles de construction de vulnérabilité à une attaque balistique d'une éruption volcanique. Ils ont constaté que le béton était le matériau le plus résistant aux chocs et que plus l'impact était oblique, moins il a causé des dégâts obliques, et les éclats  qu'ils ont créés, ont tendance à ricocher plus loin de la gaine. En outre, les bâtiments peuvent offrir une résistance aux chocs améliorée lorsque les bombes volcaniques les frappent dans des zones directement supportées par leur structure de châssis.
L'équipe conclut que l'endroit idéal pour se protéger serait le côté d'un immeuble avec un toit en béton armé, une structure d'encadrement dense, des étages multiples et une couche intérieure secondaire - et  qui pourrait être renforcée en accumulant des meubles, des matelas, etc., pour ajouter d'autres couches de blindage - bien que, dans l'ensemble, toute structure soit plus sûre qu'aucune.
L'étude est décrite dans Journal of Volcanology and Geothermal Research.
A propos de l'auteurIan Randall est un écrivain scientifique basé en Nouvelle-Zélande
MON COMMENTAIRE /Ayant vécu des éruptions actives  je juge ce travail intéressant mais illusoire quant à son application grand public ….
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Untrou noir de taille moyenne  se cache dans la voie lactée

Medium-sized black hole seen lurking in the Milky Way


5 sept. 2017
L'impression de l'artiste sur la voie lactée
Black-hole haven: l'impression de l'artiste sur la voie lactée
Des astronomes au Japon disent qu'ils détiennent maintenant la meilleure preuve que les trous noirs de masse intermédiaire (IMBH) existent - et de plus, il pourrait y  en avoir un dans la voie lactée. Pesant dans 100 000 masses solaires, l'objet est sur le côté lourd pour IMBH et aurait pu être créé dans une galaxie naine qui a ensuite fusionné avec la Voie lactée.
Il existe de très bonnes preuves que les trous noirs supermassifs (SMBH) dominent les centres de nombreuses galaxies. Ces monstres ont des masses équivalant à 100 000ou à des milliards de Soleils et leurs énormes champs gravitationnels peuvent entraîner des émissions spectaculaires de rayonnement. À l'autre extrémité de l'échelle de masse, il existe également de fortes preuves de l'existence de trous noirs «de masse stellaire» (plusieurs à dizaines de masses solaires) à partir d'observations astronomiques indirectes et de la détection des ondes gravitationnelles qui sont dégagées lorsque  de telles  paires de  trous noirs fusionnent.

Ce qui n'est pas compris, cependant, c'est la façon dont les SMBH sont créés. Une possibilité est que les IMBH sont formés pour la première fois lorsqu'un groupe compact d'étoiles subit un effondrement gravitationnel. Ensuite, un certain nombre de ces IMBH se coalescent au centre d'une galaxie pour former un  SMBH. Bien que les astronomes aient identifié de nombreux objets qui pourraient être des IMBH, aucune de ces observations n'est acceptée comme définitive
.Récemment, Tomoharu Oka et ses collègues de l'Université Keio ont étudié le «nuage moléculaire particulier» situé près du centre de la Voie lactée et a conclu qu'il abrite un trou noir pesant environ 100 000 masses solaires - le mettant à la fin  de la plus massive Classification IMBH.
Appelé CO-0.40-0.22, le nuage est particulier en raison de la distribution inhabituelle des vitesses de ses molécules constitutives. Ceci, disons Oka et ses collègues, s'explique mieux par la présence d'IMBH près du centre du nuage qui donne aux molécules un «coup de pied gravitationnel».
Dans l'Astronomie Naturelle, l'équipe affirme que la présence d'IMBH est soutenue par des observations d'une région compacte de gaz dense près du centre du nuage. Dans cette région compacte, il existe une source ponctuelle d'émissions radio, qui pourrait être créée par un gaz accéléré par un IMBH.
Ce qui n'est pas clair, cependant, c'est la façon dont l'IMBH aurait pu se former. La théorie actuelle suggère qu'un trou noir de masse solaire de 100 000 est plus susceptible de se former dans une galaxie naine voisine - plutôt que dans un groupe d'étoiles dans la voie lactée. En conséquence, l'IMBH aurait pu se former en dehors de la voie lactée et aurait ensuite été incorporée dans notre galaxie avec sa galaxie naine parentale. En effet, l'équipe souligne qu'il existe des preuves qu'une telle fusion s'est produite il y a environ 200 millions d'années.

Hamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.com
Mon commentaire/Je ne doute pas de la possibilité présentée pour une grosse galaxie spirale d’avaler une galaxie naine …En revanche en chiffrer  la date me semble  audacieux !La dynamique de l’évolution des galaxies n est dessinée qu’à  grands traits
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Garder les bâtiments frais en envoyant de la chaleur dans l'espace
ar

Keeping buildings cool by sending heat into outer space

Photonic devices could cut air-conditioning bills
6 septembre 2017
Photographie de panneaux de refroidissement sur le toit
Cool running: panneaux de refroidissement sur le toit
Avec environ 15% de l'électricité mondiale utilisée pour le refroidissement, rendre les systèmes de climatisation plus efficaces pourrait contribuer à atténuer la demande d'énergie future. Un groupe de scientifiques en Californie ensoleillée estime que cela peut être fait par "refroidissement radiatif" - un processus nécessitant essentiellement une source de puissance externe qui transmet  la chaleur indésirable au froid de l'espace par émission infrarouge. Les chercheurs ont montré qu'un appareil capable de réfléchir presque tous les rayonnements entrants du Soleil tout en émettant simultanément dans l'infrarouge pourrait réduire la consommation d'électricité des climatiseurs d'au moins un cinquième.
Les objets émettent des rayonnements électromagnétiques avec un spectre qui atteint un sommet à une longueur d'onde particulière en fonction de la température de l'objet. Le refroidissement par rayonnement exploite le fait que le pic à température ambiante réside dans la gamme étroite des longueurs d'ondes infrarouges (8-13 μm) qui traverse l'atmosphère terrestre avec une absorption relativement faible. Cela permet à un objet placé à l'extérieur d'une vue dégagée des cieux de perdre une fraction significative de son énergie thermique dans l'espace extra-atmosphérique qui, ayant une température de seulement 3 K, sert d'énorme dissipateur de chaleur.
Ce principe a été exploité pendant de nombreuses années pour refroidir les bâtiments et d'autres objets quand il fait sombre.    Les objets sont simplement couverts par une couche appropriée d'isolation thermique pour s'assurer que l'énergie qu'ils émettent dans l'espace n'est pas contrebalancée par la convection et la conduction qui les conserverait normalement en équilibre thermique. De cette façon, ils peuvent être refroidis jusqu'à 15 ° en dessous de la température ambiante.
Faire la même chose pendant la journée, cependant - lorsque le refroidissement est le plus nécessaire –a  été beaucoup plus difficile. La plupart des matériaux qui émettent facilement des rayonnements sont également de bons absorbeurs de lumière solaire et la chaleur qu'ils perdent dans l'espace extra-atmosphérique tend à être largement compensée par l'énergie qu'ils absorbent du Soleil. L'astuce consiste à trouver un matériau qui est un bon réflecteur solaire mais qui émet également dans l'infrarouge. Les métaux tels que l'argent, par exemple,conviennent , mais pas à cette dernière condition
Il y a trois ans, Shanhui Fan et ses collègues de l'Université de Stanford ont montré qu'il était possible d'avoir votre gâteau et de le manger. Ils ont développé un matériau de seulement 1,8 μm d'épaisseur, fabriqué à partir de sept couches de dioxyde de silicium et d'oxyde de hafnium posé sur le ruban, ce qui reflète 97% de la lumière du soleil en le frappant tout en émettant la partie pertinente du spectre infrarouge. En isolant le film à l'aide de polyéthylène, de bois et d'air, et en le plaçant sur un toit à Stanford en journée d'hiver ensoleillée, les chercheurs ont constaté qu'ils pourraient le refroidir à environ 5 ° en dessous de la température ambiante.
Cependant, selon Fan, le développement de l'appareil lui-même n'est qu'une partie du défi. Si l'appareil doit être utilisé pour refroidir les bâtiments, il souligne qu'un mécanisme est nécessaire pour "délivrer la froideur de l'extérieur à l'intérieur". Parce que de nombreux bâtiments modernes sont très bien isolés, ils disent qu'ils ne refroidiront pas leur toit beaucoup plus bas que leur température interne.
Dans leurs dernières recherches, ils exploitent plutôt le fait que de nombreux bâtiments contiennent déjà des systèmes de climatisation. L'idée, explique-t-il, est de refroidir radicalement l'eau utilisée dans certains grands climatiseurs pour abaisser la température du réfrigérant. Pour tester l'idée, Fan et ses collègues ont échangé le dioxyde de silicium et l'oxyde de hafnium de leur dispositif antérieur contre un copolymère extrudé - qui a des propriétés photoniques similaires mais est plus facile à agrandir - puis a ajouté un échangeur de chaleur et un boîtier isolant pour créer un certain nombre de "panneaux de refroidissement", chacun autour d'un tiers de mètre carré.
De retour à leur toit de Stanford, les chercheurs ont relié trois panneaux et pompé à travers les échangeurs de chaleur. Ils ont constaté que, pour des températures de l'air allant jusqu'à environ 30 °, ils pourraient refroidir l'eau qui coule entre 3-5 ° - l'extrémité supérieure de la gamme, disent-ils, égale à environ 70 W de puissance de refroidissement pour chaque mètre carré de panneau. Ensuite, ils ont branché ces chiffres dans un modèle qui a simulé le système de climatisation d'un immeuble de bureaux de deux étages dans Las Vegas chaud et sec et  calculé que les panneaux pourraient réduire la consommation électrique de 21%.
Fan et ses collègues ne sont pas les seuls à travailler sur le refroidissement radiatif pendant la journée. Plus tôt cette année, un groupe de l'Université du Colorado Boulder a signalé une puissance de refroidissement moyenne de 110 W / m2 à partir d'un film polymère à l'aide d'un dos contenant des billes de dioxyde de silicium fabriqué à l'aide d'un procédé de roulement à rouleau. Mais le membre de l'équipe du Colorado, Xiaobo Yin, se félicite du groupe de Stanford pour ses «progrès passionnants» avec la démonstration à base d'eau, en acceptant que la technologie «puisse être intégrée à la construction de systèmes de climatisation».
Selon Eli Yablonovitch à l'Université de Californie, Berkeley, le refroidissement radiatif pourrait être compétitif avec l'énergie solaire. Il explique que les panneaux solaires ont une densité de puissance plus élevée, mais ne contribuent que  pendant environ un quart de jour, alors que les dispositifs radiatifs peuvent refroidir l'eau en permanence. Pour les climats secs chauds, dit-il, cela pourrait les classer » bonne option» comme technologie d'économie d'énergie.
Fan reconnaît que son groupe doit encore surmonter un certain nombre d'obstacles avant que ses appareils puissent entrer sur le marché, y compris prouver leur fiabilité. Mais lui et ses deux co-auteurs - Eli Goldstein et Aaswath Raman - ont néanmoins mis en place une société connue sous le nom de Skycool Systems pour commercialiser la technologie. En ce qui concerne le prix, Raman est haussier, affirmant que les dispositifs récupéreront leurs coûts en termes de factures d'électricité inférieures à «plusieurs années» de mise en marche.
La recherche est publiée dans Nature Energy.
A propos de l'auteur
Edwin Cartlidge est un écrivain scientifique basé au Royaume-Uni
MON COMMENTAIRE /Il me serait facile de décrire ce procédé comme une usine à gaz !Mais il se trouve que les problèmes de réfrigération   deviennent en périodes de canicule préoccupants et certains pays , le Japon par exemple  consacrent de l’énergie électrique  en plein été à hauteur de 40 %  dans ce but…Donc je suis persuadé que la solution des auteurs sera appliqué sur des habitations collectives dès sa mise au point économique …..
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Par lévitation  les gouttelettes partent avec le flux

Levitating droplets go with the flow

7 sept., 2017
Image de microscope montrant un ensemble de gouttelettes
Rejeter: les gouttelettes formées sur l'eau (à droite) migrent vers un patch sec
Regardez attentivement une tasse de café ou de thé et vous verrez peut-être un brouillard blanc sur la surface. On pense que ce sont des gouttelettes de liquide de taille micrométrique, que les physiciens savent faire léviter sur la surface d'un liquide chaud. Parfois, les gouttelettes lévitantes peuvent même s'arranger dans une matrice 2D régulière lorsqu'elles s'accrochent dans l'air.
Ce phénomène est mal compris, mais il a des implications importantes pour la thermodynamique de l'évaporation - et pourrait également avoir une gamme d'applications allant de la fabrication de produits chimiques à la livraison de médicaments aux patients.
 Oleg Kabov et ses collègues de l'Université d'Etat de Novossibirsk et de la recherche nationale Université polytechnique de Tomsk en Russie, ainsi que la Southern Methodist University aux États-Unis ont-vu à un arrangement similaire de minuscules gouttelettes sur une surface solide chaude. Ils ont développé un nouveau modèle pour expliquer l'effet, ce qui, selon eux, pourrait expliquer le comportement des gouttelettes sur les liquides chauds.
La lévitation des gouttelettes sur les surfaces sèches chaudes s'appelle l'effet Leidenfrost et la plupart des études précédentes ont été effectuées avec des surfaces bien au-dessus du point d'ébullition du liquide. Cependant, l'équipe a fait ses expériences sur un bloc de cuivre chauffé à seulement 85 ° C. Cela permet à la surface d'être partiellement couverte par une mince couche d'eau, ce qui leur permet d'étudier la lévitation sur les surfaces humides et sèches. Le bloc est surveillé par un microscope connecté à une caméra haute vitesse qui voit une zone mesurant environ 1 mm de largeur.
L'expérience commence par le cuivre recouvert d'une couche d'eau uniforme de 400 μm de profondeur. Un jet d'air est tiré à la surface, créant un patch sec d'environ 750 μm de diamètre. La surface chauffée est ensuite allumée et les gouttelettes commencent à se former au-dessus de la couche liquide. Certaines de ces gouttelettes migrent ensuite sur le patch sec, où elles lévitent.
Proposé dans Physical Review Letters, l'équipe souligne que la température de la surface est bien inférieure à la « température  de Leidenfrost » classique pour  laquelle des goutelettes vont créer une couche de vapeur isolante  telle que les deux  arrêtent l'évaporation et empêchent de tomber sur la surface chaude.
L'équipe a donc dû développer un nouveau modèle pour expliquer cette lévitation sur une surface sèche à basse température. Leur théorie implique des vapeurs qui sortent d'une gouttelette et reflètent de la surface du cuivre, provoquant ainsi la lévitation. Ils estiment également que cette sortie de vapeurs crée une interaction répulsive entre les gouttelettes, ce qui provoque de multiples gouttelettes pour former des tableaux réguliers.
Une fois qu'ils ont développé leur modèle pour les surfaces sèches, Kabov et ses collègues ont réfait la manip des gouttelettes sur les surfaces humides et ont conclu que le même effet d'évaporation est responsable de la lévitation des gouttelettes et de la formation de tableaux réguliers.
A propos de l'auteur
Hamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.com
 MON COMMENTAIRE / J i si souvent vécu cet effet de «  caléfaction » avec  ma main  dans l air ou l azote liquide  que je m’étonne de cette recherche !!!
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Ions and atoms react in magneto-optical trap

Les atomes et les atomes réagissent dans un piège magnéto-optique
8 septembre 2017
Photographie du piège magnéto-optique utilisé pour étudier les oxydes alcalino-terreux hyperméthalliques
Réaction chimique: le piège magnéto-optique utilisé pour étudier les oxydes alcalino-terreux hyperméthalliques
Un piège magnéto-optique a été utilisé par les physiciens aux États-Unis pour étudier la façon dont les atomes et les atomes interagissent pour créer des oxydes alcalino-terreux hyperméthalliques - des matériaux qui ont des applications technologiques potentielles.
Les oxydes alcalino-terreux hyperméthalliques sont des molécules linéaires dans lesquelles un atome d'oxygène est pris en sandwich entre deux atomes  alcalino-terreux. Les propriétés de ces oxydes peuvent être affinées par le choix des atomes de terres alcalines, créant des structures qui pourraient s'avérer utiles pour un large éventail d'applications, y compris l'optique non linéaire, la science des matériaux ou la synthèse chimique.
Actuellement, ces oxydes sont fabriqués et étudiés en plasmas, ce qui signifie qu'il est difficile de contrôler le processus et de comprendre comment ils se forment.
 Prateek Puri et ses collègues de l'Université de Californie, Los Angeles, de l'Université du Connecticut et de l'Université du Missouri, ont mis au point un moyen de fabriquer des oxydes alcalino-terreux hyperméthalliques en faisant réagir des ions et des atomes dans un piège magnéto-optique. Le processus consiste à refroidir les réactifs à des températures aussi faibles que 5 mK et à contrôler les états quantiques initiaux des réactifs. En conséquence, ils ont pu faire une étude extrêmement précise de la formation d'un ion oxyde alcalino-terreux comprenant du baryum et du calcium (BaOCa +).
L'équipe a commencé par charger des ions de baryum dans le piège magnéto-optique pour créer la chaîne d'ions également espacés - doublé en cristal ionique. Ensuite, des ions moléculaires comprenant du baryum, de l'oxygène et un groupe méthyle (BaOCH3 +) ont été introduits dans le piège. Ceux-ci ont été refroidis par des interactions avec l'ion cristallin. Ensuite, le nuage d'environ trois millions d'atomes de calcium réagit avec le BaOCH3 + et le BaOCa + souhaité apparaît comme de nouveaux ions dans le cristal. Enfin, le piège est éteint et tous les ions sont dirigés vers l'analyseur de masse qui détermine la composition des produits de la réaction.
En faisant varier la température des réactifs - et donc l'énergie cinétique avec laquelle ils entrent en collision - sur une plage de température de 5 mK-30 K, Puri et collègues ont pu étudier l'effet de l'énergie de collision sur la réaction . Ils ont également utilisé un laser pour mettre les atomes de calcium dans des états quantiques spécifiques avant que la réaction ne se produise. Cela leur a permis de déterminer que les atomes dans certains états quantiques sont plus susceptibles de réagir que les atomes dans d'autres états.
La recherche est décrite dans Science.
A propos de l'auteur
Hamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.com
MON COMMENTAIRE /Cette intercalation d oxygène est intéressante
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Single photons pinpoint objects inside living tissue

Les photons simples détectent les objets à l'intérieur du tissu vivant
11 septembre 2017
Photographie de chercheurs testant la nouvelle technique d'imagerie
Candid caméra: la gamme de détecteurs à un seul photon
Les scientifiques du Royaume-Uni ont développé une nouvelle technique qui utilise la lumière pour localiser des objets au fond de tissus biologiques et qui pourrait aider les médecins à mieux diagnostiquer les maladies pulmonaires. Mise en œuvre sans équipement volumineux et  en éclairage fluorescent, la technique consiste à mesurer précisément combien de temps il faut  pour que les photons simples quittent le corps après avoir été envoyé à l'extension fibre optique d'un endoscope.
La recherche a été réalisée dans le cadre du projet Proteus, dans lequel plus de 40 scientifiques de trois universités différentes - Édimbourg, Bath et Heriot-Watt - travaillent ensemble pour mieux observer les bactéries dans les poumons. Les médecins regardent à l'intérieur des poumons en utilisant des endoscopes - de longs tubes étroits qu'ils insèrent dans les voies respiratoires du poumon et qu'ils guident en utilisant une caméra à lentille intégrée dans l'appareil. Cependant, comme l'explique Michael Tanner d'Heriot-Watt, les endoscopes ont généralement plus d'un centimètre de diamètre, ce qui signifie qu'ils ne peuvent pas traverser les petites voies aériennes et aller dans le poumon intérieur où les bactéries se développent rapidement.
L'accès à cette zone consiste à pousser des faisceaux de fibres optiques de diamètre millimétrique au centre de l'endoscope et à l'extérieur de l'extrémité extrême. Mais même si ces fibres peuvent prendre des images du poumon intérieur, il n'y a aucun moyen de mesurer exactement où elles se terminent et donc où sont les bactéries imagées. Selon Tanner, les médecins comptent soit sur la «pratique experte soit sur la chance ».
La solution conçue par Tanner et ses collègues est en principe très simple. Il s'agit simplement d'envoyer des impulsions supplémentaires de lumière dans la fibre, puis d'observer où elles quittent le corps. La lumière est fortement absorbée lorsque elle passe par des tissus biologiques, alors que les photons qui s’en  distinguent sont généralement dispersés à plusieurs reprises, ce qui signifie qu'ils perdent une grande partie de l'information sur leur point d'origine. Mais il y a une petite chance que, même sur de longues distances, tout photon donné passera directement avec très peu de diffusion.
Parce que ces photons essentiellement "balistiques" se déplacent en ligne droite, ils ne révèlent pas seulement d'où ils proviennent - la pointe de la fibre - mais ils émergent également du corps avant tous les autres photons. Donc, l'astuce dans l'établissement de l'emplacement de la pointe est le moment de l'arrivée des photons afin que les  photons balistiques puissent être isolés du reste.
Pour mettre en œuvre leur programme, Tanner et ses collègues ont envoyé une série d'impulsions laser infrarouges proches (fréquence d'impulsion: 80 MHz) à travers une longueur de câble à fibre optique insérée dans une gamme d'échantillons biologiques. Ils ont capturé la lumière émergente à l'aide d'un ensemble de détecteurs à un seul photon ayant une résolution temporelle autour du dixième d'une nanoseconde. Et ils ont choisi la longueur d'onde de la lumière - 785 nm - pour limiter l'absorption et distinguer le signal très faible de l'éclairage fluorescent de l'hôpital, qui a un certain nombre de pics spectraux bien définis dans la gamme visible.

Parce que chaque impulsion laser donne très peu de photons balistiques qui quittent le tissu, les chercheurs ont dû construire des histogrammes à partir de pulsations multiples pour déterminer exactement quels détecteurs avaient creusé les premières particules arrivant (et donc où était la pointe de la fibre). En utilisant des temps d'exposition allant jusqu'à 17 s, ils n'ont eu aucun problème à faire cela en enterrant la fibre dans un poumon de mouton ventilé ou derrière une main humaine. Mais ils ne pouvaient recueillir que des statistiques limitées lorsqu'ils le placent sous le torse humain de 25 cm d'épaisseur, et pour repérer l'emplacement de la pointe de la fibre dans ce cas, ils ont dû baisser l'éclairage de fond.
Un accrochage avec le dernier travail a été l'incapacité de confirmer indépendamment l'emplacement de la pointe de la fibre. Bien que les chercheurs ont attaché les photons balistiques à un ou deux pixels possibles - ce qui équivaut à une résolution spatiale d'environ un centimètre - Tanner dit qu'il est concevable, bien que peu probable, que les photons, par exemple,aient rebondi  sur   une poche d'air et étaient donc  pas directement venus de la pointe. Pour éliminer les doutes, à l'avenir, ils envisagent d'utiliser des fantômes de tissu qui peuvent être disséqués après utilisation pour révéler l'emplacement réel de la pointe.
Le groupe vise également à réduire le temps d'exposition à un deuxième ou moins, même pour des échantillons épais. Cela permettrait à la fibre d'être localisée en temps réel - permettant ainsi au clinicien de superposer cette position, disons, une image radiographique d'un poumon. De plus, explique Tanner,cela pourrait impliquer l'ajout d'optique aux pointes de fibres ou l'augmentation de la densité des éléments détecteurs. Comme il l'a souligné, la puissance du laser, et donc la force du signal, est limitée par des considérations de sécurité.
En fin de compte, ajoute Tanner, le groupe espère appliquer la nouvelle technologie plus largement. Étant relativement simple et compact - le caméra prototype assis dans une boîte à peu près à la taille d'une boîte à biscuits et monté sur un trépied -  - il estime que la technologie pourrait en principe s'appliquer à toutes les procédures médicales dans lesquelles les instruments sont insérés dans le corps, tel en tant que chirurgie-trou et interventions nécessitant des cathéters. "Parfois, les médecins ne savent pas si un cathéter a bien remonté un vaisseau et ont donc besoin d'utiliser des rayons X, ce qui peut provoquer des retards", dit-il. "L'imagerie en temps réel serait très utile".
Hervé Rigneault, physicien à l'Institut Fresnel en France, souligne que la technique la plus récente n'est pas la seule qui pourrait être utilisée pour sonder profondément dans le poumon. Parmi les alternatives, dit-il, la photo-acoustique, qui crée des images biomédicales à partir des ondes sonores générées par le chauffage au laser. "Mais, ajoute-t-il," c'est un bon travail qui apporte une autre modalité d'imagerie possible ".
La recherche est décrite dans Biomedical Optics Express.
A propos de l'auteur
Edwin Cartlidge est un écrivain scientifique basé à Rome
MON COMMENTAIRE/Bravo pour tout ce qui améliore l imagerie médicale ….
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Electrons heat up in first observation of spin Nernst effect


Les électrons chauffent dans la première observation d'effet de spin Nernst
12 septembre 2017
Diagramme montrant l'effet de spin Nernst
Turn Sharp: comment fonctionne l'effet Nernst
La séparation des spins par le flux thermique des électrons a été observée par une équipe internationale de physiciens. Appelé "spin Nernst effect", le phénomène implique la séparation des électrons spin-up et spin-down sans l'application d'un champ magnétique. La recherche pourrait aider au développement de nouvelles technologies, y compris  les spintronics - circuits qui stockent et traitent des informations à l'aide de spins - et des dispositifs qui transforment la chaleur en énergie électrique utilisable.
L'effet spin Nernst est la version thermique de l'effet Hall de spin, qui se produit lorsque les courants électriques traversent des bandes minces en certains matériaux. Les électrons de spin-up migrent vers un bord de la bande et des électrons spin-down vers le bord opposé de la bande. Ceci est le résultat de l'interaction spin-orbite entre le spin intrinsèque de l'électron et le champ magnétique créé par son mouvement par rapport aux ions qui composent le matériau.

Un gradient de température sur la longueur d'un matériau peut également conduire le flux d'électrons - et dans les bonnes conditions cela devrait entraîner une séparation similaire des spins. Cependant, l'effet de spin Nernst s'est révélé difficileà se différencier des autres effets thermiques d'un matériau.
 Sebastian Gönnenwein à l'Université technique de Munich et ses collègues en Allemagne, aux Pays-Bas et au Japon ont observé l'effet de spin Nernst dans une mince bande de platine.
Leur bande de platine avait environ 3 mm de long, 250 μm de large et 4 nm d'épaisseur. La bande a été créée sur un morceau plus gros de grenat de fer d'yttrium (YIG), qui est un matériau ferromagnétique. Une extrémité de la bande a été chauffée pour créer un gradient de température de 18 K le long de la bande. Cela a créé une tension électrique d'environ 66 μV le long de la bande, ce qui a entraîné l'écoulement d'un courant électronique.

Le défi pour Goennenwein et ses collègues était de savoir comment isoler l'accumulation de spins associée à l'effet Nernst des spins des autres effets thermoélectriques qui se produisent dans leur échantillon. Leur solution consiste à faire varier l'aimantation du YIG de sorte que sous certaines configurations, les spins peuvent circuler sur l'interface avec le platine. Dans d'autres configurations, cependant, le flux de spins est beaucoup plus bas. Cela leur a permis d'observer  l'effet de spin Nernst sur les courants électriques qui s'écoulent dans le film de platine et de confirmer que l'effet se produisait dans leur échantillon.
La recherche est décrite dans Nature Materials.
A propos de l'auteur
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mardi 26 septembre 2017

LE POUVOIR DE L IMAGINAIRE N°539

Mes deux contradicteurs  ne se sont pas laissés  séduire par mon billet de  loto de Louis XVI : vont-ils me laisser parler ????





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-« Moi : » je suis désolé d’avoir  digressé sur notre sujet  hier , chers amis   et parlé statistiques…..Mais j’attends toujours de savoir si un univers est un système ouvert ou fermé et si les concepts de GIBBS  en thermodynamique des équilibres  peuvent y être appliqués ……

-«  Mr X : » C’est vrai, je vais clore mon enquête et vous en donner le résultat ….Le tout premier à s’être posé la question est HUBBLE  (qui en 1929 dans :Edwin Hubble, The Realm of the Nebulae, Yale University Press, 1936, p. 121.) a écrit  ceci : » Now there is a fundamental relation in physics which states that the energy of any light quantum, multiplied by the wave- length of the quantum, is constant. Thus Energy X wave-length = constant. Obviously, since the product remains constant, red-shifts, by increasing wave-lengths, must reduce the energy in the quanta. Any plausible interpretation of red-shifts must account for the loss of energy.”  De fait  si la dilatation de l'espace a pour effet d'augmenter la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique, et donc de diminuer son énergie, du fait de la relation de Planck-Einstein E = h.√, on ne voit pas comment l’énergie du rayonnement  pourrait rester constante …….

-Moi «   Et y a-t-il du nouveau ??

-MrX : » P.J.E. Peebles, et Matts Roos plus récemment ( 2003)  ont fait le point….Il semblerait , en définitive que le principe de conservation d'énergie doive être regardé  comme une loi de portée locale, qui ne s'applique pas à un niveau global  comme dans un univers gouverné par les lois de la relativité générale…..Et par exemple  si on calcule dans le modèle FLRW  l’équation gouvernant la variation, due à l'expansion, de la densité d'énergie ρ  :Ρc²+3H(ρ c²+p)=0    p étant la pression générant l'expansion  et H la constante de Hubble  ,cela  peut être interprété comme une loi locale de conservation d'énergie…………..

-Moi : »  Bizarre ! la variation de la densité d'énergie dans le temps serait  nulle, ???? Comment concilier cela avec la remarque  précédente de HUBBLE ??

-Mr X «   ….Pour une variation de volume due à l’expansion de l’espace –temps Δ V , le produit ρc² ΔV représenterait  la diminution locale de l'énergie gravitationnelle due à l'expansion ΔV  tandis que pΔV,  serait le travail réalisé par l'expansion…..De sorte qu’on pourrait conclure que en relativité générale,l'énergie ne possède pas de signification à l'échelle globale, mais  que c’est  le travail qui  en a une !

-MOI «  Et il faut se contenter de ce byzantinisme  !!!?????

-MrX«   Allons OLIVIER   , vous savez très bien que ces très distingués universitaires américains de YALE/PRINCETON et  Cie  ont bien d’autres choses en tète en ce moment que de savoir si l’énergie est conservée dans le modèle FLRW     …. Il ne s’agit pas moins que de réussir à  trouver LE GROUPE ALGEBRIQUE CORRESPONDANT   A UN MODELE « CORDESQUE » D UNIVERS TEL QUE LE NOTRE AVEC SA DIVERSITE  APPARENTE  EN FERMIONS BOSONS !!!!!!!

A suivre 

dimanche 24 septembre 2017

LE POUVOIR DE L IMAGINAIRE N°538 un loto venu du fond des ages!

Mon contradicteur va se montrer aujourd’hui très  agressif …….
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-MOI : » Vous m’avez promis hier Mr X  de nous   présenter brièvement la bibliographie scientifique récente sur la validité ou non du Principe   de la  conservation de l’énergie  appliqué au cas de l’ univers ouvert ……
Et vous avez laissé entendre  que c’était encore  un peu  la bouteille  à l’encre !

-Mr X : » Oui ! Mais bien sûr,  pour les gens du  modèle Standard de la Cosmologie…Car  il existe des physiciens hérétiques  ou universitaires  , qui proposent d’autres modèles d’univers et pour lesquels   ce n’est pas un problème…Il y a  tout un tas de gens  qui s’essayent  à re-proposer  encore  , comme EINSTEIN leurs équations pour   une théorie du « TOUT » …sans s’apercevoir  souvent d’ailleurs  qu il s’agit d’une théorie d’un état de pseudo –équilibre et non  d’un   calcul qui  va leur révéler  le secret  du mécanisme de départ ……

-Moi : ».Oui , bien sur !Mais  n abordons de suite ce sujet…. parlons  d’abord  par exemple de  ceux pour lesquels l’univers croit et se développe  en partant  d’un niveau d’énergie  potentielle   , non nul déjà positif  et qui développent  avec la  croissance de leur modèle d’univers   des niveaux d’énergie duale c’est à dire  de signe contraire  et  qui se contrebalancent  globalement (Andréi Sakharov et suivants )… .

-Mr X / »Vous oubliez  qu’il y a encore  ceux   pour lesquels  l’univers n’est jamais localement en équilibre énergétique  mais le reste éternellement   en  ne perdant toutefois  jamais  globalement son niveau …..Et pour eux , vraiment  rien ne se perd ,rien ne jamais  se crée et tout se transforme
  
Moi : ».Il y a aussi  ceux  pour lesquels  l’univers  part d’un niveau initial  énergétique  asymptotiquement nul et  y retombe peu à peu   ensuite , après une plus ou moins  longue   vie….( c’est  par exemple le modèle OSCAR   de notre ami  DOMINIQUE MAREAU )  …

-Mr X «  Pouvez-vous  , puisque vous l’évoquez  , expliquer  a nos lecteurs   brièvement ce « zéro asymptotique »  en énergie      pour un univers initial et final  ?

-Moi  : »I l y a plusieurs propositions ….La première est évidente :  , seul  le néant permanent   est à un niveau zéro  en énergie interne ….EXCLUONS  DONC TOUTE DIVINITE  ET THEOLOGIE !!!!!
La seconde ,le néant , le zéro  permanent , ne serait  qu’ un concept symbolique  crée par les mathématiques   et ne correspond pas au Réel ….Ce qui expliquerait entre parenthèses , que le  zéro ait été ré-inventé si tardivement par les arabes du Moyen Age …..
Si l’existence de l’Espace   est éternelle    , alors  elle  peut se concevoir comme correspondant   déjà soit  à un niveau d’énergie interne    qui n’est nul  que  par une sorte de  compensation globale  ( le vrai vide  de l Espace) …..,  soit  l’énergie y est à un niveau jamais  non nul   mais est   sujet à des fluctuations  quantiques ( le « faux vide de l’Espace)….. fluctuations susceptibles  d’être énormes ( Andrei  LINDE  et tous les  modèles d’univers périodiques ou à rebonds  quantiques   ou autres )

-MrX : » Et on retombe sur les questions de  divers correspondants ( Nolats /J J M /Jihems  ETC )..Ex pliquez nous alors  ce  que  veut alors dire pour vous  le terme  asymptotique ?
-Moi  : » Le terme d'asymptote est utilisé en mathématiques pour préciser des propriétés éventuelles d'une branche infinie de courbe à accroissement tendant vers l'infinitésimal….Mais certains l’utilisent   quand ils ont à définir  l’évolution de populations constituées   d’un nombre immense d’éléments …Par exemple  si vous estimez  que  l’énergie  de votre Espace initial    est faite de faux vide   , vous pouvez la  répartir   dans  une collection de cordes   ou de phénomènes oscillatoires élémentaires ….Il faut ensuite proposer le  MECANISME   pour que cela puisse se transformer  , en fonctions des propriétés que  vous attribuez à ce faux vide ….Et c est là le début du problème !
 Dans le milieu académique   on part de L'action d'Einstein-Hilbert ( on dérive les équations du champ de la relativité générale d'Einstein au moyen d'un principe variationnelle  de moindre action).On bâtit ensuite (Gerard 't Hooft en 1975) le concept d’ « instanton   gravitationnel » pour désigner des solutions aux équations d'Einstein pour lesquelles l'action d'Einstein-Hilbert est un minimum local mais pas global.Puis on regarde comment alors  ce faux vide est susceptible d’évoluer mathématiquement puis  dans le cadre de la théorie des champs et de la mécanique quantique  (particules virtuelles qui se créent  EN BULLES et s'annihilent en permanence, par exemple)…  très sommairement  dans une bulle à l'état de faux vide  la gravité   a un effet dynamique , prend le signe négatif et devient une force répulsive. L'Univers se réduisant à  une particule applique l'effet tunnel de la mécanique quantique pour s'affranchir de  la  barrière d'énergie. Les bulles explosent et  certaines régions subissent une expansion énorme, dénommée inflation qui lisse toutes les inhomogénéités et anisotropies de l'Univers, provoquant la première brisure de symétrie. …Ma photo vous résume le départ de la  chose

Un champ scalaire φ dans un faux vide.
Dans la théorie quantique des champs, le faux vide est un secteur d'espace métastable 






-«  Mr X : »Pas de zéro asymptotique  dans cette théorie !   Où  alors  ????

-Moi : »Dans celle  de D.MAREAU   par exemple …. L’Univers nait  du hasard     fruit d’une synchronisation( en avalanche) des  populations d’OSCARS    de cet univers  stochastique …Même si  l’occurrence est faiblissime , elle finit par  se produire !
.Je vais  prends un exemple  tiré de la vie quotidienne  d’un français peu fortuné qui joue  à  EUROMILLIONS ….Il a peu d’énergie  à fournir : 2 ,euros 50  pour une combinaison de 5 chiffres sur 50 possibles puis  pour un deuxième échelon   de 2 étoiles sur   12 possibles    Sa chance est de        1  sur 139 838 160 ;Admettons qu’ il joue  2 fois par semaine ,donc  approximons  à  100 fois par an ; il lui faudrait   attendre 1.398.838   années  pour explorer méthodiquement toutes les combinaisons possibles !   Certes il a peu de chances que cela se produise  ….mais s’il est immortel ou  que  139838160 copains   jouent « synchroniquement »   toutes les combinaisons , cela arrivera  dès le premier tirage !
 J’en profite pour vous montrer une rareté EXCEPTIONNELLE que je possède   / LE  BILLET DE LOTO de la Loterie royale de  France DU PREMIER DIMANCHE DE mai 1788 !





   

mercredi 20 septembre 2017

LE POUVOIR DE L IMAGINAIRE N°537

Il faut s’entourer de précaution avec la sémantique des termes de physique  ….C ‘est pourquoi je vous propose la suite de mon dialogue avec  X et Y !!!
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-Moi : »Définir si l’énergie se  conserve    en  univers ouvert ?????Ma foi  Mr Y , Vous êtes un empêcheur  de tourner en rond  avec votre question embêtante  (« L’Univers  peut-il être réductible  à ce bizarre  espace clos ????  …… alors que vous savez  que WITTEN   postule  10 puissance 500 variétés d’univers possibles et peut être concomitants "??????)
-Mr Y :  « C’est parce que vous prétendez  rechercher  dans les lois des équilibres thermodynamiques  dégagées par    WIZZARD GIBBS   des  voies  d’études  pour les 5  modèles d’Univers que vous nous proposez …Au demeurant ,Je crois me rappeler  que vous avez répondu  déjà    en biais a la question d’un intervenant  Jihems    sur ce sujet à propos du  red shift et  de la distance  des objets émetteurs de l’espace …..
--Moi : »En effet  c’est un sujet vaste  que le red shift  et il m’était difficile de le traiter  en partie commentaires .Comme il y a 3 types de redshift(le  Doppler-Fizeau Relativiste /  le redshift Cosmologique / le  redshift Gravitationnel) on est obligé de les discriminer   et par là se pose la question de  la conservation de l' énergie electromagnétique avec la distance   parcourue  quand l’espace –temps  se dilue ou se rétracte…….
-Mr X : » Votre explication OLIVIER   fut notoirement insuffisante ,je vous cite:" « Pour déterminer cette distance, ( qui nous sépare d’une étoile) il faut se déclarer partisan d’un   modèle équationnel d'univers avec espace –temps  et  c’est un choix  difficile  à expliciter   sachant que  l’espace  a pu connaitre des conditions de déplacement ( expansion , stabilité ou rétraction…)  variable dans le temps ….. »).
Puisqu’ on en est à rechercher  les caractéristiques   de chaque type d’univers  ,vous auriez pu  tout autant lui parler  du                  temps de regard vers le passé en fonction du décalage vers le rouge Z   et lui proposer la courbe de la photo ci-après 

En y  , vous avez  le temps depuis lequel a été émise la lumière d'un objet astronomique lointain, calculé en fonction de son décalage vers le rouge Z   figurant en  X. C'est une estimation de l'âge de l'objet, exprimé en temps cosmique....Et si vous supposez que la vitesse de la lumière  ne varie jamais cette   valeur de  temps  permet de connaitre la distance parcourue par la lumière entre cet objet et la Terre. Bien entendu ceci n’est valable  qu’avec une valeur de constante de  HUBBLE    , de la densité d’énergie et d’une équation de modèle homogène donnée  pour une distance comobile maxi de 46 milliards d’années-lumière  .....JE VOUS PROPOSE EN PLUS CE TABLEAU
1 ère colonne  le z   / 2ème le temps / 3 ème  un phénomène  observé
1081      13,7 milliards-440 000    Décalage vers le rouge approximatif du fond diffus cosmologique
11.5       13,3 milliards     Début de la réionisation de l'univers. Apparition des premières étoiles.
7.1          13 milliards         ULAS J1120+0641, quasar le plus distant détecté.
6.96       12,9 milliards     IOK-1, galaxie la plus ancienne détecté
1             7,8 milliards        Longueur d'onde de la lumière multipliée par 2.
0.45       4,7 milliards        L'accélération de l'expansion de l'univers commence.
0             contemporain   Objet voisin de l'observateur.
-Moi : » Vous m’embarquez dans une digression ; revenez Mr X au problème de la conservation de l’énergie dans un système ouvert …..
-Mr X : » C’est vrai ; voici la documentation réunie sur ce sujet ….Il est  TOUT D ABORD difficile de réécrire le  premier principe de la thermodynamique  dans un volume défini car les bords de notre univers   ne  peuvent être discriminés QUE  S’IL EST LOCAL et reste globalement homogène …Et de plus  si  l’on se donne  un modèle d’univers et d’espace-temps  et que   sa composition autorise des vitesses de déplacement de ses composants qui peuvent être très différentes et les séparer  alors on crée   des volumes  successifs  de lois différentes  à partir d’époques  différentes  ( les photons d’abord   OU  les neutrinos ….ETC).
MOI : » J imagine  Mr  X   que si vous introduisez  des phasesévolutives telles que l’inflation de ALAN GUTH /LINDE  pour «  homogénéiser la soupe de départ »   ou au contraire  la création de masses tardives  ou des libérations  tardives de photons  vous compliquez gravement les choses  ,non ???
6Mr  X « Bien sur ! Et déjà d ailleurs la question se pose  de savoir dans quelle mesure le décalage vers le rouge cosmologique ne  remet pas  en question le principe général de conservation de l'énergie. Ce sujet est toujours débattu !
Moi : » gardons le pour la suite !

lundi 18 septembre 2017

LE POUVOIR DE L IMAGINAIRE N°536 / MYSTÉRIEUSES ENERGIES.....

M’ étant remis des fatigues d’un voyage vers l’ouest, je vous propose chers lecteurs de rejoindre  Messieurs X et Y  dans la suite de notre précédant dialogue imaginaire …….
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-« Mr Y : «  Vous  me contrariez OLIVIER   , en NOUS  lançant dans les termes compliqués  de la Thermodynamique  de  WIZZARD GIBBS …Je me demande s il ne serait pas courtois  de déjà définir tout ce que vous rentrez  dans le terme «  énergie »  puisque vous m’attaquez sur les définitions uniquement  mécanistes de MAUPERTUIS  !!
-« MOI : » FORT BIEN  ..Pour moi l’Energie  c’est la grandeur qui permet de caractériser un changement d’état dans un système …
-« Mr Y : »C’est trop vague !
-« MOI : » Laissez-moi terminer !Elle est toujours associée à une  variation d’état du système ; soit par modification Δ  de la température ( énergie thermique) , modification Δ ‘de la  vitesse (énergie cinétique ), modification Δ’’de la composition   (énergie chimique  et réactive ),modification Δ ‘’’ de la composition nucléaire ( énergie nucléaire et transmutations)  modification Δ’’’’ par apparition ou disparition d’un  rayonnement  …..Et il reste en outre d’autres formes qui gênent mon cher mécanicien de  collègue Mr Y   , à savoir  la modification de distance  entre  corps qui s’attirent ou se repoussent   et celle de la variation de position d’une masse  plongée dans   un champ   (énergie potentielle  )
-« Mr X : » Voilà qui me semble clair !
-« MOI :Peut –être mais incomplet !J ne sais pas encore chers amis    où et comment  ranger   trois formes  d’énergie    et caractériser toutes   les variations d’état associées  ….Ce sont l’énergie  «  noire » , l’énergie des ondes gravitationnelles  et l’énergie  due aux  variations d’information ……
-« Mr Y : » C’est atrocement compliqué !
-« MOI : »Contrairement à ce que vous pensez ,Mr X , je juge la complexité du  Réel encore  immense et  sa connaissance  tellement imparfaite   …. L’unité de l’Univers n est peut-etre qu’apparente….Nous commençons à peine à déchiffrer son langage….ou le modéliser …..
-« Mr X : »A  l’image de  BAUDELAIRE, vous diriez  :
« La Nature est un temple où de vivants piliers
Laissent parfois sortir de confuses paroles… »
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-« Mr X : Je vous propose ensuite une schématisation  de ses propriétés par l usage de symboles mathématiques    et des équations aux dimensions   , celle de l énergie  , est identique  à celle du travail : E =FL= ML^2T^{-2} (l'unité SI est le  Joule) et M =masse ,L= longueur ,T= température F= force
-« Mr Y ; » Ah ah , vous ne méprisez plus la mécanique  là !Plus sérieusement OLIVIER  , je ne vois pas clairement  l’usage que vous voulez faire  de la thermodynamique  dans l’étude  de ces 5 variétés d’ Espaces d’ Univers   de l’article précédant …Rappelez vous que  la Thermodynamique est une science qui se confine   dans un espace isolé pour pouvoir y voir  un peu plus clair( à peine d ailleurs !)
Oui ,OLIVIER dans un système clos , l’énergie se conserve !! On ne peut donc pas créer ou produire de l’énergie  , mais tout au plus la  transformer …. Alors que vous nous demandez de sortir de cette convention !!!!   ….L’Univers  peut-il être réductible  à cet espace clos ????  Répondez  SANS DETOUR  alors que vous savez  que WITTEN   postule  10 puissance 500 variétés d’univers possibles et peut être concomitants ??????
 A suivre



lundi 11 septembre 2017

LE POUVOIR DE L IMAGINAIRE /N°535 / A la recherche de définitions....!

Il est licite de retrouver ses bases lorsqu’une question  ne trouve sa réponse approximative  que dans une dissertation sémantique  …Particulièrement   quand un  problème scientifique  se pose je cherche secours auprès des mathématiques  car leur   usage  s’appuie sur des définitions précises et pointues ….Mes  correspondants m’ayant paru  se crisper  sur le terme d’ «  Espace »  ainsi que sur l’adjectif «  éternel »  je vais essayer de leur montrer  ce que la Théorie   thermodynamique  des Equilibres peut apporter…je me propose de vous présenter un dialogue fictif avec mes deux comparses  Mr X et Mr  Y
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-Mr X : »Si  nous  commencions par  définir la Réalité de notre univers ?
-Moi :-«Pas de physiologie  des sens ,de psychologie ou de philosophie s’il vous plait ! Définissons brièvement  le Réel  comme représenté par  l’Ensemble  de tout ce qui existe   , « choses » et relations phénoménologiques entre elles.
-Mr Y : » l’Ensemble de  tout le Réel  inclut-il  l’Ensemble   « Espace » ( au sens Théorie de CANTOR-DEDEKIND) ?…..
-Moi : » Pourquoi pas ?? Si l’Espace  n’ est défini , pour commencer , que comme  un  banal«  Conteneur » ,un simple » cadre »  ,le lieu géométrique  où se trouvent    les « choses »   et les phénomènes qui les concernent ????
-Mr  X »La théorie des Ensembles  n’est utile  que par la précision de ses définitions …Chaque  élément de l’ensemble doit présenter des propriétés identiques…Ne mélangeons  pas les torchons et les serviettes !
-Moi : » Oui …Mais  alors cela implique que  l’Espace  puisse  être composé de plusieurs  sous -ensembles    …
  Pour y voir clair ,cherchons  les pistes  pour     les différencier  et les caractériser  …On peut en envisager plusieurs   :d’après les  paramètres  intuitifs  discriminants fournis par nos sens ,il y a   :   les  volumes  , le temps , le mouvement ,  les forces , la lumière , les masses  et les lois physiques qui les relient  etc. Mais ce faisant,  je ne suis pas sûr  que nous soyons  en état de les connaitre tous,ces paramètres , puisque  depuis Peerlmutter   une sorte d’univers noir  ( énergie ,masses , étoiles , trous  etc. ) semble devenir nécessaire et reste inexpliqué en partie …
Mr X : »OLIVIER ! Ne seriez-vous pas en   train  de mélanger le concept d’ »Espace » , avec celui d’ « Espace des phases » ?
Moi ; « Oui je le reconnais ! En physique, l'espace des phases est un espace abstrait dont les coordonnées sont les variables dynamiques du système étudié. Mais je fais dans un souci de clarté pédagogique !!  En effet  d’autres  modes de différenciation peuvent être  aussi proposés :  le temps ou  l’ordre chronologique   ( l’analyse  de la suite des Espaces passés  , futurs   ou  possibles ),  ou même pour les «  initiés » on pourrait aller plus loin    comme  cela   résulterait du constat dde la non unification  de la gravitation avec les 4 autres forces reconnues et donc de branes différentes … 
 Alors Messieurs lançons nous  et permettez-moi de laisser  aller  mon  imaginaire (d’hérétique !),ET DENOMBRONS   l’existence possible  des variétés d’ Espaces suivants /
-          1 :L’Espace totalement vide    ( c’est peut être un  sous- ensemble vide  de l’ensemble  du  Réel )
-          2 :L’ espace     , énergétiquement au pseudo- équilibre  mais métastable  pour raisons diverses , connues ou non  
-          3 :L’ Espace  uniquement  ondulatoire par spectre électromagnétique
-          4 :L ‘Espace   empli de  toutes formes d’énergies  et  de masses
-          5 :Les Espaces  des superdimensions  d’échelle ( espaces  infiniment grands  d’univers multiples , connectés ou non ) ou ceux  des sous dimensions d’échelle  (  ,infiniment petits  ,subquantiques( ? ) etc. )
En résumant  sur un graphe   ces différents espaces   ,ils sont tous inclus   dans  l’ensemble du Réel … -MrX : « Constatons toutefois   que  notre analyse  s’arrête là ……Nous n’allons pas plus loin !
Moi : « A moins d’essayer d’utiliser maintenant  quelques  notions de thermodynamique ……..
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Mr X-« Essayons maintenant  de définir les fonctions d’état  de chacun de ces types d’Espaces ….
Supposons que les lecteurs  ignorent la thermodynamique  et ses concepts  et surtout  les outils que ces derniers apportent …
-Mr Y : « OLIVIER ! A quoi bon ?Que tout cela  me semble  compliqué !!, La Nature   n’obéit -elle pas au principe  de Maupertuis (  citation) « Maintenant, voici ce principe, si sage, si digne de l'Être suprême : lorsqu'il arrive quelque changement dans la Nature, la quantité d'Action employée pour ce changement est toujours la plus petite qu'il soit possible. » …..(Principe de la moindre quantité d'action pour la mécanique (1744) : « RESUMONS OLIVIER : La Nature fait simple !!! »
Mr X : » QUE NENNI ! des clous !
Il  y a  ici des gens  qui  ne s’intéressent qu’ à la seule Mécanique  ,  !!!......Et ne veulent  pas  en voir   les limitations …… 
-Moi : » INUTILE DE SE QUERELLER ! Non obstant ces critiques , je vais vous proposer une extension de la thermodynamique crée par WILLARD GIBBS  pour les équilibres  et  que j’ai beaucoup utilisé jadis …….   je sors donc de mes poches les outils suivants : Énergie interne , Énergie libre
ou énergie de Helmholtz, Enthalpie libre ou énergie de Gibbs , l’entropie  etc. 
 a suivre