mercredi 10 octobre 2018

Le Monde selon la Physique : septembre 2018/ reprise 1 du thème


Il me faut commencer par m’excuser auprès des physiciens  qui lisaient chaque mois  les articles  du Monde selon la physique  ...Ils sont en panne depuis le mois d’aout   !
Ils reprennent aujourd ‘hui  et j’ indiquerai a chacun de mes articles s ils proviennent  de  traductions ( Physics world com ,  American  Journal of Physics )  ou d’autres sources  ...
 Je rappelle qu’ il s’agit d’une sélection  personnelle   et non  de  la revue exhaustive de tout ce qui parait   chaque mois!   Si vous désirez  en connaitre les critères je n’ai rien a cacher : je prends certains articles   originaux pour leur valeur  de découverte et d’autres pour leur valeur  explicative donc pédagogique  ......

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1 FROM " MOTHERBOARD " :  "Black Holes Can’t Account for Missing Dark Matter in the Universe"


 Photo : Les trous noirs ne peuvent pas expliquer la matière sombre manquante dans l’univers / Image: UC Berkeley
Une analyse statistique de 740 supernovas a révélé que les trous noirs ne peuvent représenter que 40% de la matière noire dans l'univers, ce qui constitue un   souci  supplémentaire pour la théorie de la matière noire  a base de MACHOS .
Une nouvelle recherche publiée dans Physical Review Letters cette semaine a peut-être  planté le dernier clou au  cercueil d' une théorie qui suggère que la matière noire est faite de trous noirs primordiaux massifs
Publication  originale  :"Limits on Stellar-Mass Compact Objects as Dark Matter from Gravitational Lensing of Type Ia Supernovae" de Miguel Zumalacárregui and Uroš Seljak
Phys. Rev. Lett. 121, 141101 – Published 1 October 2018
La nature de la matière noire (DM) reste inconnue malgré une connaissance très précise de son abondance dans l'univers. Une alternative aux nouvelles particules élémentaires postule la DM comme étant constituée d’objets de halo compacts macroscopiques (MACHO), tels que des trous noirs formés au tout début de l’Univers. Les trous noirs primordiaux de masse stellaire (PBH) sont soumis à des contraintes moins robustes que les autres gammes de masse et peuvent être connectés à des signaux d'onde gravitationnelle détectés par l'observatoire d'interféromètre laser  LIGO. De nouvelles méthodes sont donc nécessaires pour contraindre la viabilité des objets compacts en tant que candidat à la DM (matière noire ). Nous décrivons ici des limites sur l’abondance d’objets compacts provenant de la lentille gravitationnelle de supernovæ de type Ia (SNe). Les ensembles de données SNe actuels contraignent les objets compacts à représenter moins de 35,2% (analyse de la courbe de lumière commune) et 37,2% (Union 2.1) du contenu total en matière de l'Univers, à un niveau de confiance de 95%. Les résultats sont valables pour des masses supérieures à 0.01M(masses solaires), limitées par la taille SNe par rapport au rayon d'Einstein de la lentille. Nous démontrons la gamme de masse des contraintes en calculant les probabilités de grossissement pour des tailles de SNe réalistes et différentes valeurs de la masse de PBH. Nos limites sont sensibles à l'abondance totale des objets compacts avec  M>0.01M
 et complémentaire à d'autres tests d'observation. Ces résultats sont robustes face aux paramètres cosmologiques, au rejet des valeurs aberrantes, au bruit corrélé et au biais de sélection. Les PBH et autres MACHO sont donc exclus en tant que forme dominante de DM pour les objets associés à la détection d'ondes gravitationnelles LIGO. Ces limites contraignent les modèles de l’univers précoce qui prédisent la production de PBH de masse stellaire et renforcent le cas des formes plus légères de DM, y compris de nouvelles particules élémentaires.

En février 2016, les chercheurs de l'Observatoire des ondes gravitationnelles par interféromètre laser (LIGO) ont inauguré une «nouvelle ère de l'astronomie» lorsqu'ils ont annoncé avoir détecté des ondes gravitationnelles provenant de deux trous noirs en collision. Outre la nature remarquable de la découverte elle-même, elle a également fait revivre une ancienne théorie de la matière noire basée sur des objets énormes et compacts formant un halo compact (MACHO), des objets ultra denses qui n'émettent pas de lumière.
 MON COMMENTAIRE
Les problèmes soulevés par cet article sont doubles et je dois revenir sur le processus de formation de ces  supernova thermonucléaire, ou supernova de type Ia...Ce type de supernova n'a cours que dans un système  à échelons multiples, il ne peut se déclencher pour un astre précurseur seul. Il implique  un couple d'étoiles dont l'une est un cadavre dégénéré, une " vieille" naine blanche, et l'autre une étoile devenant assez  proche pour déverser du gaz sur son compagnon.....
Le premier problème vient de l’usage que les astronomes ont voulu tirer de ces phénomènes ....Comme le processus d'amorce est assez précis, la magnitude atteinte et la courbe de décroissance de sa luminosité (dominée par la décroissance radioactive du nickel 56) sont caractéristiques. C'est pourquoi elles sont utilisées comme « chandelles standards » pour déterminer les distances extragalactiques. Il se trouve que SAUL PERLMUTTER   a découvert en 1998 que la vitesse d’expansion de l’univers avait changé  grâce à l’utilisation de ces   SNe   .... depuis on s’est beaucoup plus interrogé sur leurs propriétés    , notamment à l 'école de Luminy 2006  (  JULIEN GUY )  et ce ne sont pas  une classe d'objets homogènes .....Il y a une nécessité de re-calibration des distances avec d’autres méthodes On peut lire ci aprés ce que ça donne! 
 Reference  : 10-APR-2015
"Accelerating universe? Not so fast
A UA-led team of astronomers found that the type of supernovae commonly used to measure distances in the universe fall into distinct populations not recognized before; the findings have implications for our understanding of how fast the universe has beenRxpanding since the Big Bang"UNIVERSITY OF ARIZONA
We're proposing that our data suggest there might be less dark energy than textbook knowledge, but we can't put a number on it," Milne said. "Until our paper, the two populations of supernovae were treated as the same population. To get that final answer, you need to do all that work again, separately for the red and for the blue population."

 Le deuxième problème découle du premier  et j’espère que    Miguel Zumalacárregui  et Uroš Seljak   en ont tenu  compte !
Reference N°1 /SCIENCE & INNOVATION
Type 1a Supernovae: Why Our Standard Candle Isn’t Really Standard
BY NADIA DRAKE
"Otherwise, imprecise distance measurements will yield an inaccurate understanding of what was happening during these earlier time "periods
REeferenceN°2 "Inconstante cosmologique, supernovæ 1a et décélération de
l’expansion"  /bpar vixra.org/pdf/1305.0006v1.pdf /Russell Bagdoo
"-Nous soumettons un argument susceptible d’expliquer l’affaiblissement de la luminosité apparente des SNe 1a par un processus physique. Il s’agit de l’expérience PVLAS qui révéla une perte d’intensité de la luminosité du rayonnement laser dans un champ magnétique. Suite à cette expérience, les physiciens se sont acharnés à découvrir la particule mystérieuse de la matière noire qui expliquerait la perte des photons. Ils ont semblé n’être obnubilés que par ce seul problème, sans même envisager que la lumière provenant des lointains quasars et des supernovæ pouvait aussi perdre de la luminosité lorsqu’elle traverse les incontournables champs magnétiques cosmiques. Si la perte de photons de l’expérience PVLAS fut dix mille fois plus grande que prévue, et qu’il est approprié de comparer cette expérience laser au rayonnement des SNe 1a, on ne peut dès lors guère douter qu’il s’agit là d’un processus physique de « lumière fatiguée » qui augmente le décalage vers le rouge, affaiblit la luminosité apparente des SNe 1a, ce qui indique une décélération de l’expansion qui exclut la hausse de distance. Ne pas tenir compte de cette forte possibilité dès maintenant tiendrait autant de la bêtise que de la malhonnêteté intellectuelle."


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2  L’HISTOIRE  D’UN  ACCIDENT QUI TOURNE EN PRIX NOBEL !
"Nobel Prize—Lasers as Tools "( AMERICAN JOURNAL OF PHYSICS)
October 4, 2018• Physics 11, 100  :ma traduction
Les lasers sont de retour sous les projecteurs du prix Nobel. Le prix de cette année en physique reconnaît la puissance des lasers pour manipuler des objets dans l’espace et dans le temps. Arthur Ashkin a remporté la moitié du prix pour son invention des pincettes optiques, qui permettent de manipuler de petites particules et des cellules avec de la lumière. Gérard Mourou et Donna Strickland, qui ont développé des techniques permettant de générer des impulsions laser de haute intensité pouvant stimuler une cible sur des échelles de temps de l’ordre de  la  femto secondes (10-15 seconde), se partagent l’autre moitié du prix.

Le prix Nobel de physique de 1964 reconnaissait l’invention du laser. Peu de temps après, Ashkin, qui travaillait alors chez Bell Laboratories dans le New Jersey, s’intéressa à l’application d’un faisceau laser intense pour déplacer de petits objets directement avec le champ lumineux, plutôt que sous l’effet de la chaleur produite par le laser. On savait depuis longtemps que la lumière exerçait une pression de rayonnement sur les objets, mais elle était généralement trop petite pour être observée.

Ashkin a réalisé une série d'expériences avec des sphères de latex de quelques micromètres en suspension dans de l'eau dans une cellule de verre. Il a focalisé un laser à l'argon sur la cellule et a observé que les sphères étaient poussées à l'extrême, comme prévu par les modèles de pression de rayonnement. Il a également remarqué que les sphères étaient piégées le long de l’axe du faisceau . Il a expliqué que ce piégeage résultait de la variation spatiale, ou gradient, de l’intensité du faisceau. Un rayon lumineux traversant la sphère de latex est courbé par réfraction et quitte la sphère de biais. Cette déviation provoque le recul de la sphère. Dans un faisceau uniforme, le recul net de tous les rayons traversant la sphère serait nul, mais comme le centre du faisceau est plus intense que la périphérie, il en résulte une traction vers l'axe central.

Au cours des quinze années qui ont suivi, Ashkin et d’autres ont expérimenté divers systèmes optiques capables de piéger des objets de petite taille, ainsi que des atomes et des molécules. En 1986, Ashkin et ses collègues ont mis au point un piège optique à faisceau unique [2], une avancée qui a plus tard été baptisée «pincette optique». Ce faisceau est tellement focalisé qu'il produit une force de gradient qui équilibre la pression de rayonnement.

Dans les années suivantes, Ashkin et ses collaborateurs ont exploré les utilisations de la pince optique en biologie. Ils ont démontré qu'ils pouvaient piéger et manipuler des virus, des cellules vivantes et des composants subcellulaires. Des travaux ultérieurs d'autres groupes ont montré que des pinces optiques pouvaient être utilisées pour étudier des molécules. Dans ces expériences, la molécule cible était attachée à une perle ou à un autre objet pouvant être manipulé par une pince optique. Les chercheurs ont utilisé cette technique, par exemple, pour mesurer les forces infimes exercées par les moteurs moléculaires, tels que ceux qui entraînent la contraction musculaire, ainsi que les propriétés élastiques des molécules d'ADN.

La biologiste Karin Schütze a travaillé avec Ashkin sur des expériences de pince optique pour mesurer les forces motrices moléculaires dans les cellules vivantes [3]. Elle a ensuite cofondé une société appelée CellTool qui crée des dispositifs faciles à utiliser qui associent technologie de pince optique avec spectroscopie pour la détection du cancer et d'autres applications. «Le travail de notre vie dépend des inventions d’Art Ashkin», dit-elle. Steven Chu de l'Université de Stanford en Californie, récipiendaire du prix Nobel de physique de 1997 pour ses travaux sur le refroidissement et le piégeage d'atomes, a également travaillé avec Ashkin lorsque les deux hommes se trouvaient à Bell Labs. «L'impact des pincettes optiques sur la communauté biologique a été profond et Art a été le pionnier», a déclaré Chu. "Je suis particulièrement heureux que Art ait obtenu la reconnaissance qu'il mérite."

La seconde moitié du prix Nobel célèbre également l'utilité des lasers, non pas pour déplacer des objets, mais pour les frapper énergiquement en un éclair. Les premiers efforts visant à augmenter la puissance des impulsions laser ultra-courtes ont été contrecarrés par le fait qu'amplifier de telles impulsions soumettrait l'équipement optique à des niveaux dommageables d'intensité lumineuse. La méthode ingénieuse mise au point par Mourou et Strickland alors qu’elle travaillait à l’Université de Rochester (New York) dans les années 1980 est appelée amplification pulsée du son (CPA). Il s'agit d'abord d'étirer une impulsion dans le temps, de l'amplifier puis  de la réduire à sa durée initiale [4]. Étant donné que l'amplification se produit lorsque l'impulsion est étirée, l'intensité reste en dessous des seuils de l'équipement jusqu'à la dernière étape de compression.

Lors de leur première démonstration, Mourou et Strickland ont produit des impulsions picosecondes (10−12 secondes) délivrant environ un gigawatt (10^9 watts) de puissance. Les développements ultérieurs ont donné des améliorations de 1000 fois, avec des durées de femto secondes et une puissance de térawatts. L'augmentation spectaculaire de la puissance offerte par la CPA a ouvert une multitude d'applications dans les domaines de la chimie, de l'industrie et de la médecine. «En ce qui concerne la science fondamentale, cette invention a rendu possible le développement de la physique des champs forts et de la science  de l’attoseconde [10−18-seconde], et elle a permis aux [chercheurs] de tester l'idée d'accélération plasma électrons et ions du plasma», déclare le spécialiste du laser. Sandro De Silvestri de l'Université polytechnique de Milan. Mais l’histoire de la CPA n’est pas terminée, car les niveaux de puissance continuent d’augmenter. Il existe actuellement dans le monde environ 50 installations laser de classe Petawatt (10^15 watts) en exploitation ou en développement, avec des projets qui continueront de faire progresser la technologie laser.

Cette recherche est publiée dans Physical Review Letters.–Michael Schirber

Michael Schirber is a Corresponding Editor for Physics based in Lyon, France.
MON COMMENTAIRE
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 / iL se trouve  qu’avec  jean Claude  BARRAL   j’ai utilisé le premier laser argon  A  SACLAY   en 1971  . Il allumait des cigarettes et faisait des trous bien ronds  dans  des voiles de papier  ultra minces !  Et c’est sur ce constat que MOUROU  est parti  plus tard :pourquoi ne pas s’en servir pour vaporiser  de façon precise et discrète  des éléments physiologiques  indésirables ...???.De là est venu l’usage de la correction des myopies  par laser  et bien d’autres choses encore !

 A SUIVRE

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