dimanche 4 mars 2018

LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/PHYSICS WORLD / FEBRUARY 2018


La revue en langue anglaise  PHYSICS WORLD  dont je vous traduis les articles sur INTERNET  vient de changer sa présentation .Désormais il y aura 4 têtes de chapitre  et non plus un déroulé technologique  et chronologique ….. Je vais me voir forcé de suivre ! Il est possible que je  sélectionne dans   les dernières nouvelles   celles qui n’ont pas un intérêt  scientifique immédiat  ou que je ne les commente pas.Je regrette dans leur nouvelle présentation   l’absence du forum de commentaires qu’on y trouvait avant .
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Arecibo observatory saved from closure

28 Feb 2018



1 :ARECIBO   sauvé de la fermeture
L'Observatoire Arecibo à Porto Rico a été sauvé suite à un accord signé par un consortium dirigé par l'Université de Floride centrale (UCF) à Orlando. L'annonce a été faite le 22 février par la National Science Foundation (NSF), qui cherchait depuis 2006 un sponsor alternatif pour le radio-télescope emblématique de 305 m de diamètre. lorsque le télescope a été endommagé par l'ouragan Maria, qui a causé des ravages dans toute l'ile
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Japan’s SuperKEKB set for first particle collisions

21 Feb 2018 Michael Banks



2 superKEKB va démarrer au JAPON
Les premières collisions lors de la mise à niveau de l'une des premières expériences de physique des particules au Japon devraient débuter en avril 2018. Après six années de travaux, l'accélérateur SuperKEKB commencera à écraser ses premiers électrons et positrons, annonçant une nouvelle ère de la physique des particules. Laboratoire de physique des particules KEK à Tsukuba.

Le SuperKEKB est une mise à niveau de 29 milliards de yens (370 millions de dollars) du collisionneur KEKB de 3 km de circonférence, constitué de deux accélérateurs circulaires - l'un portant des électrons et l'autre des positons. La KEKB a été arrêtée en 2011 pour commencer la construction de SuperKEKB, qui consistait à améliorer les faisceaux de faisceau pour permettre à SuperKEKB de produire des électrons d'une énergie de 7 GeV, tandis que le faisceau de positons a une énergie de 4 GeV.

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Blue-detuned light boosts density of trapped ultracold atoms

02 Mar 2018






Un gaz atomique dense et ultrafroid a été créé en utilisant une lumière laser  bleu modifiée avec une fréquence plus élevée que la transition atomique utilisée pour refroidir les atomes. Cet exploit a été réalisé par Kyle Jarvis et ses collègues de l'Imperial College de Londres et leur technique pourrait offrir une nouvelle façon de piéger les molécules ultra froides - ce qui s'est avéré très difficile à réaliser.
Les pièges magnéto-optiques (MOT) sont des équipements particulièrement utiles pour les physiciens souhaitant piéger des échantillons d'atomes à des températures ultra-froides. Les MOT utilisent des lasers avec des fréquences inférieures à certaines transitions atomiques (fréquences modifiées en rouge) pour refroidir les atomes. Ce processus de "refroidissement Doppler" implique que les atomes absorbent et émettent de la lumière de telle manière que leur mouvement soit réduit. Il peut être utilisé pour refroidir les gaz atomiques à des températures de  l’ordre du microkelvin, ce qui permet d'utiliser les atomes dans une large gamme d'applications telles que la simulation de solides quantiques, la mesure de minuscules changements de gravité et la création d'horloges hautement précises.
La plupart des MOT réalisent un refroidissement Doppler par des transitions atomiques de "type I", de sorte que le moment angulaire de l'état atomique de l'état excité est plus élevé que dans l'état fondamental. Cependant, les transitions de type I sont peu utiles lors du piégeage de molécules car le processus de piégeage doit éviter d'exciter les états de rotation et de vibration d'une molécule. A la place , les molécules doivent subir des transitions de type II dans lesquelles le moment angulaire de l'état excité est inférieur à l'état fondamental.
Les tentatives d'utiliser des lasers à désaccord de rouge dans les MOT pour refroidir les atomes et les molécules en utilisant des transitions de type II ont encore  donné des gaz qui sont trop chauds et trop diffus pour être utiles. Dans leur expérience, Jarvis et ses collègues ont utilisé des lasers à désaccord bleu - avec une fréquence plus élevée que celle de la fréquence de transition. Ils décrivent cela comme un changement "contre-intuitif" dans le processus de refroidissement parce que l'absorption de la lumière rouge désaccordée par un atome est normalement ce qui fait ralentir l'atome.
Malgré cette approche non conventionnelle, l'équipe pouvait piéger et refroidir les atomes de rubidium-87 en utilisant des transitions de type II et atteindre une densité de 10¹¹ atomes par centimètre cube - ce qui est environ un million de fois plus élevé que les lasers rouges. Ils ont également réussi à refroidir le gaz à moins de 30 μK.
La recherche est décrite dans Physical Review Letters.
Sam Jarman est un écrivain scientifique basé au Royaume-Uni

MON COMMENTAIRE :J’avoue avoir ressenti un étonnement quand cette technique  a démarré  il y a  une trentaine  d’années  à  Saclay  , grâce  à Claude COHEN TANNOUDJI ..J’ai utilisé  le laser argon krypton   en  études RAMAN  et l’ hélium néon avec UF6    ou  dans d’autres cas pour percer des trous dans les solides….. et maintenant on en fait des BECS !!!!!Chauffer puis refroidir !Les physiciens  veulent le beurre et l’argent du beurre !!!

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Ancient hydrogen reveals clues to dark matter’s identity

01 Mar 2018





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L'hydrogène primordial  révèle des indices sur l'identité de la matière noire
1er mars 2018
Une percée potentiellement énorme dans l'étude de la matière noire provient d'une source improbable: les émissions radio détectées à partir du gaz hydrogène qui existait il y a  juste 180 millions d'années après le Big Bang.
La matière noire représente 26,8% de la masse totale et de l'énergie de l'univers, mais elle demeure insaisissable. Les astronomes n'ont été capables de la détecter que par sa gravité, tandis que les expériences terrestres conçues pour identifier les particules de matière noire n'ont rien trouvé. Cependant, de nouvelles observations de l'univers primitif  suggèrent que la raison en est que nos expériences ont cherché au mauvais endroit.
Une équipe dirigée par Judd Bowman de l'Arizona State University a utilisé l'antenne EDGES «  tout-ciel » dans l'ouest de l'Australie pour rechercher la faible signature de l'hydrogène primordial dans l'univers très jeune . Lorsque les premières étoiles se sont allumées, leur rayonnement ultraviolet a été absorbé par des atomes d'hydrogène, qui, en tant qu'élément le plus commun, est omniprésent dans l'univers. Cette absorption a provoqué un petit saut entre les deux électrons célibataires dans les atomes d'hydrogène entre deux niveaux d'énergie hyperfine, libérant l'émission radio de 21 cm / 1420 MHz dans ce processus.
EDGES a pu détecter cette émission, redshift à une fréquence de seulement 78 MHz par expansion cosmique. Le redshift correspond à une époque d’ à peine 180 millions d'années après le Big Bang. Cependant, il y a eu  une surprise. L'amplitude du signal était deux fois plus grande que ce qui avait été prédit, et Bowman pense que cela pourrait s'expliquer "à condition que  le gaz dans l'univers primitif ait été  plus froid que prévu", dit-il à Physics World.

La température du gaz 180 millions d'années après le Big Bang devait être d'environ six degrés au-dessus du zéro absolu, mais la force du signal détecté par EDGES impliquait une température de seulement 3 K. La première implication de cette observation est qu'elle  pose une contrainte  sur l’époque où  les quasars se sont  allumés et   ont commencé à verser des rayons X, puisque les rayons X auraient chauffé le gaz, mais c'est le deuxième résultat, si c’ est confirmé, qui pourrait avoir les plus grandes répercussions pour la science
Rennan Barkana, de l'Université de Tel Aviv, suggère que la matière noire est responsable de cette  basse température de l'hydrogène. À ce moment-là, la seule chose qui aurait dû être plus froide que l'hydrogène était la matière noire, et si les particules de matière noire et les atomes d'hydrogène se dispersaient les uns les autres, cela éliminerait la chaleur des atomes d'hydrogène.


"Si l'interprétation de la matière noire du nouveau signal de 21 cm est correcte, alors c'est la première indication directe d'une interaction non-gravitationnelle", dit Barkana.
Bien que dans l'univers moderne, la matière noire ne semble pas pouvoir interagir avec la matière ordinaire autrement qu'avec la gravité, cela a pu être différent dans le passé. Les conditions froides et à faible vitesse propres à cette époque ont peut-être permis certaines interactions. Pour que le processus de diffusion ait lieu, les masses individuelles des particules de matière noire doivent être inférieures à 4,3 GeV, ce qui équivaut à la masse de seulement quelques protons. Ceci est très éloigné de la région attendue de 100 GeV, et pourrait expliquer pourquoi les expériences essayant de détecter directement les particules de matière noire ne trouvent rien, parce qu'elles regardent dans la mauvaise gamme d'énergie
Richard Massey de l'Université de Durham au Royaume-Uni, qui n'était pas impliqué dans la recherche, a déclaré que «si cette interprétation est correcte, ce serait une percée qui transformerait  le domaine: la première fois en 40 ans que la matière noire est vue comme faisant quelque chose plutôt que rien. "
La confirmation indépendante pourrait venir bientôt. EDGES a mesuré l'émission d'hydrogène en prenant une moyenne sur l'ensemble du ciel, mais l'Epoque de Réionisation Hydrogène (HERA), et le futur Square Kilometer Array, tous deux en Afrique du Sud, seront capables de prendre des mesures plus complexes. Puisque l'hypothèse de la matière noire prédit un modèle très spécifique dans les ondes radio, Barkana dit que "le vrai test viendra de ces mesures plus détaill

Au-delà , «les gens vont réfléchir très sérieusement aux conséquences de l'interprétation de la matière noire et peut-être que de nouveaux tests seront identifiés», explique Bowman. Si Barkana et Bowman se sont révélés corrects, cela signifiera que les jours de la matière noire qui nous restent cachés seront comptés.

Les observations et les calculs théoriques sont décrits dans deux articles de Nature: Bowman et al et Barkana.
Keith Cooper est un écrivain scientifique basé au Royaume-Uni

MON COMMENTAIRE /Je ne suis pas d accord :S'il y avait  la diffusion de la matiere noire el de l hydrogène primitifs  ,cela   impliquait  des chocs  entre eux   ,  et  reste indirectement du ressort de   leurs masses  , donc  encore de l’interaction gravitationnelle

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Has the ‘hyperfine puzzle’ been solved?

02 Mar 2018 Hamish Johnston








Photograph of the Experimental Storage Ring in Darmstadt



Le «puzzle hyperfin» a-t-il été résolu?
02 mars 2018 Hamish Johnston
 Photographie de l'anneau de stockage expérimental à Darmstadt
Expérience hyperfine: l'anneau de stockage expérimental à Darmstadt
Un écart important entre la séparation hyperfine observée dans les atomes de bismuth 209 hautement ionisés et la valeur attendue pourrait être une erreur de calcul plutôt qu'une preuve d’une nouvelle physique. Telle est la conclusion de Leonid Skripnikov de l'Université d'État de Saint-Pétersbourg en Russie et de ses collègues, qui ont montré que le moment magnétique du noyau bismuth-209 utilisé pour calculer le découplage  hyperfin est beaucoup plus petit que la valeur actuellement acceptée.
Le découplage  hyperfin est un petit changement dans les niveaux d'énergie des électrons qui résulte de l'interaction entre le moment magnétique dipolaire du noyau atomique et le mouvement orbital des électrons. Des mesures spectroscopiques très précises de  découplage  hyperfin offrent un moyen de tester l'électrodynamique quantique (EDQ). La découverte de divergences entre la QED et les observations expérimentales pourrait pointer vers une  physique au-delà du modèle standard de la physique des particules.
En 2017, Wilfried Nörtershäuser de l'Université technique de Darmstadt et ses collègues ont injecté des atomes de bismuth 209 dans l'anneau de stockage expérimental (ESR) du Centre GSI Helmholtz pour la recherche sur les ions lourds à Darmstadt. Les atomes ont été dépouillés de tous sauf un de leurs électrons. Cet électron restant est étroitement lié dans des orbites de type hydrogène qui ont de très grands chevauchements avec le noyau de bismuth. Le noyau de bismuth-209 a un énorme moment magnétique - et cela combiné avec la proximité de l'électron rend le système idéal pour tester  la QED.
Il y a cependant un problème important, car les fluctuations quantiques rendent extrêmement difficile le calcul de la distribution de l'aimantation dans le noyau - ce qu'on appelle l'effet de Bohr-Weisskopf. Pour contourner ce problème, l'équipe a également créé des ions de type lithium en extrayant les atomes de bismuth 209 de tous leurs électrons sauf trois. En comparant les mesures des ions de type hydrogène et lithium, l'équipe pourrait annuler l'effet de Bohr-Weisskopf et mesurer la différence entre la dissociation hyperfine des ions de type hydrogène et ceux de type lithium.
À leur grande surprise, l'équipe a découvert que cette différence avait un écart de 7 degrés par rapport à ce qui avait été prédit par la théorie, ce qui pourrait indiquer une nouvelle physique. Mais maintenant, de nouvelles mesures et calculs effectués par Skripnikov et ses collègues (y compris Nörtershäuser) suggèrent une explication plus banale.
Le calcul de la séparation hyperfine à partir des données expérimentales nécessite une valeur précise pour le moment magnétique nucléaire du bismuth 209. Nörtershäuser et Michael Vogel de Darmstadt et ses collègues ont utilisé la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire pour mesurer le moment magnétique du noyau. Cela a été fait en plaçant une solution aqueuse de nitrate de bismuth dans un puissant aimant supraconducteur et en mesurant son spectre de fréquences radio.

Un défi important pour réaliser cette mesure est de prendre en compte l'effet de la solution de nitrate de bismuth sur le champ magnétique local qui est ressenti par les noyaux de bismuth. Cela a été élaboré par Skripnikov et ses collègues, qui ont fait des calculs de mécanique quantique sophistiqués qui ont révélé que l'effet sur le champ local était beaucoup plus important que prévu
Lorsque la nouvelle valeur du moment magnétique a été utilisée pour calculer la division hyperfine, le résultat était en bon accord avec l'expérience originale.
Le fractionnement hyperfin de l'antimatière est aussi  mesuré au CERN

"Il serait trop tôt pour affirmer que cela représente la solution complète au casse-tête hyperfin", explique Nörtershäuser, ajoutant "néanmoins, c'est une partie significative de la solution". "D'autres expériences sont encore nécessaires pour obtenir une clarté complète sur l'interaction entre le noyau atomique et la coquille et, par conséquent, pour vérifier les prédictions théoriques de la nature de la mécanique quantique dans des domaines  de champs très forts".
Hamish Johnston est l'éditeur de physique générale de Physics World

MON COMMENTAIRE / Interviennent aussi dans l’explication de ce découplage les corrections prenant en compte le moment quadripolaire du noyau atomique.


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Thermal expansion of 2D materials measured at nanometre resolution

28 Feb 2018






Expansion thermique des matériaux 2D mesurée en résolution nanométrique
28 fév 2018
 Image STEM montrant le coefficient de dilatation thermique du di séléniure de molybdène
La chaleur du moment: le coefficient de dilatation thermique du di séléniure de molybdène à 3 nm de résolution.
La dilatation thermique du graphène et de plusieurs autres matériaux 2D a été mesurée à une résolution spatiale de seulement 2 nm. Robert Klie et ses collègues de l'Université de l'Illinois à Chicago ont utilisé la microscopie électronique à balayage (STEM) pour explorer les propriétés thermiques de matériaux technologiquement significatifs. Leur travail pourrait jouer un rôle clé dans le développement de composants électroniques, notamment des panneaux solaires et des transistors.

La plupart des matériaux se dilatent lorsqu'ils sont chauffés, mais le taux d'expansion peut varier énormément d'une substance à l'autre - ce qui a des implications importantes pour la conception de dispositifs faits de plusieurs matériaux. Le changement de volume est décrit par le coefficient de dilatation thermique d'un matériau. Cette quantité est difficile à mesurer pour de minuscules échantillons car le système de mesure lui-même peut chauffer ou refroidir l'échantillon. Cela rend très difficile l'obtention d'une mesure précise de la température de l'échantillo
L'équipe de Klie a réalisé que la température d'un minuscule échantillon peut être déterminée en utilisant  la STEM pour tirer des électrons à travers . Lorsque les électrons se déplacent dans le matériau, ils perdent de l'énergie cinétique en créant des plasmons, que Klie décrit comme des «oscillations collectives d'électrons dans un matériau». Les longueurs d'onde, et donc les énergies, des plasmons sont déterminées par la taille de l'échantillon et sa température. En conséquence, la quantité d'énergie perdue par les électrons pour les plasmons est liée à la température de l'échantillon.
En scannant le faisceau d'électrons à travers l'échantillon, l'équipe a cartographié les changements dans les énergies plasmon. Ceci fournit une mesure de la température locale et finalement du coefficient de dilatation thermique du matériau.
L'équipe de Klie a examiné des échantillons de dichalcogénures de métaux de transition (TMD), qui sont des semi-conducteurs 2D avec des propriétés électriques inhabituelles. Ils ont également étudié le graphène - une feuille de carbone atomiquement mince, qui se contracte de façon inhabituelle lorsqu'il est chauffé.
Dans la gamme de température 100-450 ⁰C, ils ont constaté que les coefficients de dilatation thermique pour les deux matériaux varient considérablement lorsque différents nombres de couches d'épaisseur d'atome ont été utilisés dans l'échantillon. Pour les TMD, une seule couche atomique a été multipliée par 45 fois par rapport à quatre couches, tandis que la contraction d'une seule couche de graphène était 30 fois plus grande.
Le résultat frappant suggère que les monocouches réagissent fortement aux changements de température lorsqu'elles sont moins inhibées par des liaisons avec d'autres couches. Cependant, ces interactions sont connues pour être assez faibles - laissant un mystère que Klie espère explorer dans d'autres expériences.
L'étude est décrite dans Physical Review Letters.
Sam Jarman est un écrivain scientifique basé au Royaume-

Mon commentaire  /  Que la dilatation de  empilement de plusieurs couches  de graphène  ou d’ un composite mince   soit différent d une seule couche  ne me semble pas si mystérieux  que ce que prétendent  les auteurs …..je ne crois pas nécessaire de voir  des plasmons  partout….

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Density image of a homogeneous 2D Fermi gas 

Homogeneous 2D Fermi gas is created in the lab

Experiment brings theoretical predictions to life


Un  gaz de Fermi 2D homogène est créé  au  laboratoire
27 février 2018
 Image de densité d'un gaz de Fermi 2D homogène
Les gaz de Fermi 2D homogènes fascinent depuis longtemps les physiciens théoriciens, mais la création d'un véritable système d'étude en laboratoire a échappé aux chercheurs.  Klaus Hueck, Henning Moritz et ses collègues de l'Université de Hambourg ont créé un tel gaz et ont également confirmé plusieurs prédictions théoriques sur ses propriétés. Leur travail pourrait conduire à un large éventail de nouvelles expériences qui étudient les propriétés perplexes des systèmes quantiques à plusieurs corps, y compris les supraconducteurs et les superfluides.
Les physiciens théoriciens savent depuis des décennies que la création et l'étude d'un gaz 2D ultrafroids d'atomes fermioniques (spin demi-entier) fourniraient une mine d'informations sur la matière quantique. Dans le passé, les expérimentateurs devaient se contenter de piéger les fermions à l'intérieur d'un puits de potentiel harmonique, ce qui leur permettait d'étudier ses propriétés thermodynamiques. Cependant, la forme incurvée d'un potentiel harmonique (qui ressemble à une vallée inclinée) signifie que le gaz à l'intérieur n'est pas uniforme - et cela a des effets importants sur les propriétés quantiques du gaz.
Dans leur étude, Hueck et ses collègues ont créé un puits de  potentiel qui ressemble moins à une vallée qu'à un silo à grains. Les physiciens ont utilisé des potentiels dipolaires optiques pour créer le puits circulaire, qui repousse simplement les particules quantiques pour les maintenir à l'intérieur du piège. Fondamentalement, le puits a peu d'influence sur la densité du gaz à l'intérieur. Ce potentiel avait déjà été utilisé pour contenir des gaz de particules de spin entier (bosons) ainsi que des gaz de Fermi 3D.

Une fois qu'ils ont créé leur gaz 2D, l'équipe a testé plusieurs prédictions théoriques sur ses propriétés quantiques. Ils ont mesuré ses propriétés thermodynamiques, qui concordaient avec les calculs théoriques. Les physiciens ont également créé des ondes de matière dans le gaz et mesuré la distribution de l'impulsion des fermions. Pour la première fois, ils ont directement observé comment certains états de mouvement étaient bloqués en raison du principe d'exclusion de Pauli - comme prévu par la théorie.

La technique du piégeage est décrite dans Physical Review Letters et pourrait s'avérer inestimable pour les physiciens qui étudient la dynamique des systèmes uniformes de particules fermioniques, une tâche qui était auparavant notoirement difficile. Les chercheurs peuvent s'attendre à de nouvelles observations expérimentales d'idées théoriques exotiques, et même faire de nouvelles découvertes pour eux-mêmes.
Sam Jarman est un écrivain scientifique basé au Royaume-Uni

MON COMMENTAIRE/ BRAVO !

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