lundi 31 décembre 2018

LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/PHYSICS WORLD/2019/2 JANUARY


Profitons d’un temps de vacances pour diffuser la deuxième semaine  du « LE MONDE SELON LA PHYSIQUE /PHYSICS WORLD »  qui semble intéresser les  RUSSES !

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1/Our universe: An expanding bubble in an extra dimension
December 28, 2018, Uppsala University
Les chercheurs de l'Université d'Uppsala ont mis au point un nouveau modèle pour l'univers, un modèle qui pourrait résoudre l'énigme de l'énergie noire. Leur nouvel article, publié dans Physical Review Letters, propose un nouveau concept structurel, incluant l'énergie noire, pour un univers qui repose sur une bulle en expansion dans une dimension supplémentaire.
 Our universe: an expanding bubble in an extra dimension


Our universe: an expanding bubble in an extra dimension
In their article, the scientists propose a new model with dark energy and our universe riding on an expanding bubble in an extra dimension. Credit: Suvendu Giri


Read more at: https://phys.org/news/2018-12-universe-extra-dimension.html#jCp
Nous savons depuis 20 ans que l’univers se développe à un rythme de plus en plus rapide. L'explication est "l'énergie noire" qui la pénètre, la poussant à se développer. Comprendre la nature de cette énergie sombre est l’une des énigmes primordiales de la physique fondamentale.

On a longtemps espéré que la théorie des cordes fournirait la réponse. Selon la théorie des cordes, toute la matière est constituée d’entités vibrantes "semblables à des cordes". La théorie exige également qu'il y ait plus de dimensions spatiales que les trois qui font déjà partie de nos connaissances quotidiennes. Depuis 15 ans, il existe des modèles de théorie des cordes censés générer de l'énergie noire. Celles-ci suscitent toutefois des critiques de plus en plus virulentes et plusieurs chercheurs affirment maintenant qu'aucun des modèles proposés à ce jour n'est réalisable.

Dans leur article, les scientifiques proposent un nouveau modèle d'énergie sombre et notre univers chevauchant une bulle en expansion dans une dimension supplémentaire. L'univers entier est logé au bord de cette bulle en expansion. Toute la matière existante dans l'univers correspond aux extrémités des chaînes qui s'étendent dans la dimension supplémentaire. Les chercheurs ont également montré que de telles bulles en expansion pouvaient naître dans le cadre de la théorie des cordes. Il est concevable qu'il y ait davantage  de bulles que la nôtre, correspondant à d'autres univers.

Le modèle des scientifiques d'Uppsala fournit une nouvelle image différente de la création et du devenir futur de l'univers, tout en ouvrant la voie à des méthodes de test de la théorie des cordes.



MES COMMENTAIRES  La saison semble fertile en propositions mathématiques de modèles  divers d’univers ! Après celui de POPLAWSKY repris par Oxford   nous faisant jaillir   d’un trou noir évolutif   provenant d’un espace à dimensions supplémentaires ,   voici maintenant la proposition de   l équipe   Souvik Banerjee, Ulf Danielsson, Giuseppe Dibitetto, Suvendu Giri, and Marjorie Schillo/  de Upsala univ
« Emergent de Sitter Cosmology from Decaying Anti–de Sitter Space”
Phys. Rev. Lett. 121, 261301 – Published 27 December 2018
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Description of rotating molecules made easy
December 28, 2018, Institute of Science and Technology Austria

Les diagrammes de Feynman sont appliqués en physique de la matière condensée. En transformant des équations très complexes en ensembles de diagrammes simples, la méthode s’est imposée comme l’un des outils les plus pointus de la boîte à outils d’un physicien théorique. Giacomo Bighin, postdoc du groupe de Mikhail Lemeshko à l’Institut de science et de technologie d’Autriche (IST Autriche), a étendu la technique du diagramme de Feynman. Conçue à l'origine pour les particules subatomiques, les objets les plus simples imaginables, la technique peut désormais fonctionner avec des molécules - des objets bien plus complexes. La recherche, publiée dans la revue Physical Review Letters, devrait considérablement simplifier la description des rotations moléculaires dans les solvants. Cela permet aux scientifiques de faire un pas de plus vers leur objectif à long terme de comprendre les réactions chimiques dans les solvants au niveau microscopique et de les contrôler éventuellement.
 
 Éléments de base des diagrammes de Feynman : l'espace en abscisse et le temps en ordonnée, avec une interaction entre particules.
Passer d'une discipline à l'autre est difficile et nécessite une bonne combinaison de compétences et un environnement propice à de telles collaborations interdisciplinaires. Giacomo Bighin, physicien en matière condensée, a découvert un tel environnement chez IST Austria lorsqu'il a rejoint le groupe de Mikhail Lemeshko, physicien moléculaire. Le résultat est une nouvelle méthode de physique moléculaire qui peut grandement faciliter la description des molécules en rotation dans les solvants et ouvre la voie à un contrôle éventuel de leurs réactions.
 Description of rotating molecules made easy
"Les molécules tournent toujours et leur interaction dépend de leur orientation relative. En d'autres termes, si elles frappent une autre molécule par une de leur  extrémité, l'effet sera différent de celui qu'elles obtiendraient avec l'autre extrémité", explique Lemeshko. L'orientation des molécules et donc les réactions chimiques ont déjà été contrôlées dans des expériences sur les gaz moléculaires, mais il est assez difficile de faire de même dans les solvants. C'est  vers un objectif à long terme que Mikhail Lemeshko et son groupe travaillent chaque   étape à la fois. Le pas qu’ils viennent de faire consiste à mieux décrire la rotation d’une molécule dans un solvant, condition préalable à la maîtrise éventuelle des réactions dans cet environnement.

Transférer la méthode, cependant, n’a pas été facile. "Les diagrammes de Feynman fonctionnent pour des particules de type point, telles que des électrons. Cela signifie qu'elles ne sont pas affectées par la rotation - si vous faites pivoter un électron, il a exactement la même apparence qu'auparavant. Les molécules, en revanche, sont plus complexes et peuvent faire pivoter et modifier leur orientation dans l’espace ", explique Giacomo Bighin. Afin de transférer la méthode d'électrons en molécules, il a dû développer un nouveau formalisme. Auparavant, on ne savait pas si cela fonctionnerait même pour des molécules, et l’adaptation de la méthode prenait plus d’un an. Maintenant, le formalisme est prêt à être utilisé dans les problèmes chimiques.

"Nous nous attendons à ce que les personnes intéressées par  des milieux plus moléculaires voient qu'il est désormais possible d'étudier des molécules de cette façon. Cette technique fournit des résultats extrêmement précis en physique de la matière condensée et permet d'obtenir la même précision dans les simulations moléculaires", ajoute Lemeshko.



MES COMMENTAIRES  je ne suis pas sûr que l’utilisation des diagrammes de Feynman   ait joué  jusqu’ à présent un rôle inventif  (dans le cadre de la théorie quantique des champs.) plus que pédagogique  ,   en fournissant  ( c est vrai) un système de visualisation simple pour remplacer des systèmes d’équations par une imagerie  bâtie a partir de   concepts stylisés  …… Dans les cas de stéréochimie signalés par les auteurs Il y a effectivement  une analyse combinatoire des orientations et des formes de solvatation   qui pourrait se révéler utile …..On verra ce que l’avenir lui trouvera comme utilisation …….

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Reactive optical matter: Light-induced motion
December 28, 2018 by Thamarasee Jeewandara, Phys.org feature

La troisième loi de Newton stipule que les forces entre les particules en interaction sont égales et opposées pour les systèmes fermés. Dans un environnement de non-équilibre, la troisième loi peut être défiée, donnant lieu à des forces "non réciproques". Théoriquement, cela a été démontré lorsque des particules dissimulées optiquement piégées étaient véhiculées par un champ externe. Dans une étude récente, Yuval Yifat et ses collègues ont mesuré les forces nettes non réciproques dans des dimères et des agrégats de nanoparticules asymétriques en interaction électrodynamique. Dans les expériences, les structures de nanoparticules ont été confinées à des géométries pseudo unidimensionnelles et éclairées par des ondes planes. Le mouvement observé était dû à la conservation de la quantité de mouvement totale pour les particules et les champs avec une symétrie de miroir cassée (représentée par une direction de mouvement changée). Les résultats sont maintenant publiés sur Light: Science & Applications.
 **Reactive optical matter: light-induced motion

La possibilité de convertir l’énergie lumineuse en mouvement autodirigé avec des nano moteurs ou des micromachines à commande lumineuse a déjà suscité un vif intérêt. Une variété de méthodes optiques peut produire un mouvement de rotation ou donner lieu à un mouvement de translation avec des matériaux photo réactifs. La promesse de concevoir des nano moteurs actionnés par la lumière découle de travaux théoriques récents, selon lesquels des particules dissemblables illuminées par une onde électromagnétique plane subiraient une force nette non réciproque.

Les simulations ont montré que les forces non réciproques prédites variaient très peu avec la séparation interarticulaire. Cependant, les preuves expérimentales directes sur le phénomène n’ont pas encore été présentées. L'exploration des effets optiques réactifs peut ouvrir de nouvelles possibilités aux micro-machines à auto-assemblage et à commande de lumière pour annoncer un nouveau domaine de l'optique et de la photonique.

Pour combler le vide expérimental, Yifat et al. démontré une motricité autonome en utilisant des dimères optiquement liés de nanoparticules métalliques disproportionnées (NP). Les résultats expérimentaux ont également été étayés par des simulations électrodynamiques quantitatives. En plus des dimères, les scientifiques ont également généré et mesuré le mouvement de grappes ou d’assemblées de nanoparticules asymétriques. Pour réaliser les expériences, Yifat et al. utilisé une configuration de piégeage optique standard avec un laser Ti/saphir fonctionnant à une longueur d’onde de 790 nm. Un faisceau de lumière modulé en phase spatialement polarisé circulairement, fortement focalisé, formait un piège à anneau optique.

 ** Matière optique réactive: mouvement induit par la lumière
Schéma de l'expérience: a) Exemples de trajectoires pour un homodimère (noir) et un hétérodimère (couleur) qui se déplacent dans le sens antihoraire (vert) et dans le sens horaire (bleu). Distribution des vitesses angulaires instantanées… plus
Dans l'étude, les mouvements d'un mélange piégé de nanoparticules d'argent (Ag) de 150 nm à 200 nm de diamètre ont été mesurés par microscopie à fond noir à une fréquence d'images élevée de 290 fps. Les particules ont été suivies et leur position précise a été utilisée pour calculer la position angulaire (θi) sur l’anneau. Les scientifiques ont procédé à une imagerie et à un suivi des particules à l'aide de la boîte à outils de suivi des particules en mosaïque, disponible via le logiciel Image J.



MES COMMENTAIRES  / Convertir l’énergie lumineuse en mouvement  fait partie des trouvailles du  19 ème siécle !Le radiomètre de Crookes consiste en une ampoule sous vide partiel, dans laquelle on a disposé un système rotatif constitué d’un axe de métal sur lequel peut tourner un ensemble de quatre ailettes de mica dont chacune a une des faces noircie au noir de fumée et l’autre argentée. Exposées à un rayonnement électromagnétique, ces ailettes se mettent à tourner d’autant plus vite que le rayonnement est important. Toutefois, la puissance de ce moteur est négligeable, On cherche actuellement à développer  une énorme impulsion laser pour faire voyager les satellites bien plus rapidement !

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Imre Bartos, dont l'article "Un nouveau messager cosmique" a été choisi comme l'une des cinq fonctionnalités préférées de Physics World en 2018. Tiré du numéro de janvier 2018 de Physics World.
New event: G298048On 17 August 2017 the LIGO detectors in Louisiana and Washington detected gravitational waves from the collision of two neutron stars
Traduction partielle
Les étoiles à neutrons en collision n'étaient qu'à 130 millions d'années-lumière de la Terre, ce qui est beaucoup plus proche que d’habitude  pour un tel événement. Cette proximité nous a permis d'observer les rayonnements plus longtemps et plus en détail, ce qui représente une source d'informations  plus riche. Les scientifiques analysent  donc encore les nombreuses données d'observation, mais certaines conclusions clés sont déjà claires.

Les fusions d’étoiles à neutrons peuvent être la source principale d'éléments lourds dans l'univers. Les éléments  avec neutrons  plus lourds que le fer, tels que l'or et le platine, ne peuvent se former que dans un plasma riche en neutrons. L'observation actuelle indique que les fusions  d’étoiles à neutrons sont des évènements  appropriés pour produire la plupart des éléments les plus lourds. Pendant longtemps, les scientifiques ont soupçonné les supernovæ d’être la source principale, mais cela semble maintenant moins probable.

L'expansion de l'univers peut être mesurée par des fusions  d’étoiles à neutrons. Si nous savons à quelle distance se situe une collision et avec quel redshift, cela  peut être utilisée pour mesurer la vitesse à laquelle l'univers se développe. La distance est mesurée à l'aide du signal de l'onde gravitationnelle et le décalage vers le rouge est mesuré à travers le spectre électromagnétique de la galaxie qui héberge les étoiles. La relation distance-décalage obtenue correspond à la vitesse d'expansion de l'univers. Il existe actuellement deux autres moyens de mesurer l'expansion: l'un utilise des explosions de  certaines supernovae chandelles , tandis que l'autre examine le rayonnement de fond cosmique. Les taux d’expansion calculés à l’aide de ces deux techniques ne concordent pas actuellement et nous ne savons pas pourquoi. Il sera passionnant de voir si les futurs signaux d’ondes gravitationnelles peuvent capter la vérité

Nous avons une nouvelle limite supérieure sur la masse des étoiles à neutrons. Nous savons que les étoiles à neutrons ne peuvent pas devenir arbitrairement grandes. À un moment donné, l'attraction gravitationnelle devient trop puissante pour cesser de consommer toute l'étoile à neutrons, laquelle s'effondrera ensuite dans un trou noir. Cependant, il n'était pas clair de savoir  à quel point les étoiles à neutrons peuvent devenir lourdes avant que cela se produise. Auparavant, les scientifiques pensaient que la limite supérieure était d'environ 2,8 masses solaires. Mais sur la base de notre observation de la collision et de ses conséquences, ainsi que de simulations numériques sophistiquées, nous pouvons maintenant dire que la masse maximale d'une étoile à neutrons non en rotation ne peut pas dépasser 2,2 fois la masse de notre Soleil. Cette limite est plus significative car elle est proche de la masse des étoiles à neutrons les plus lourdes détectées jusqu'à présent.

Les étoiles à neutrons de GW170817 se sont connectées  pendant des milliards d’années avant de se percuter. NGC 4993, la galaxie hôte dans laquelle la collision a eu lieu, ne montre aucun signe de formation d'étoiles. Cela signifie que les étoiles qui se sont effondrées et ont donné naissance aux étoiles à neutrons devaient être nées il y a très longtemps, estimées à des milliards d'années. Les très grandes étoiles vivent vite et meurent jeunes, alors que les plus petites, comme notre Soleil, vivent très longtemps.

Les étoiles à neutrons en collision ont créé un sursaut gamma. Les scientifiques prévoyaient depuis des décennies qu'au moins une partie des sursauts gamma que nous observons a été créée par la collision de deux étoiles à neutrons, mais c'était la première fois qu'une telle connexion était établie sans ambiguïté.

Il y a quelque chose d'étrange dans le jet énergétique résultant. Le sursaut gamma que nous avons observé lors de cette fusion est nettement plus faible que les détections précédentes, mais la raison pour laquelle il devrait en être ainsi est un mystère. De plus, nous n'avons aucune idée du pourquoi il y avait un très long délai avant d'observer les émissions de rayons X et radio, qui sont généralement détectées très tôt après une survenue de rayons gamma. Il est également intéressant de noter qu'aucun photon ou neutrino de haute énergie n'a été observé lors d'un événement de ce type à proximité. Il est possible que  l’angle du jet énergétique soit dirigé loin de la Terre, de sorte que nous ne puissions le  voir que de  «côté». Ou peut-être que le jet doit creuser des débris autour du reste de la fusion. Le jugement n est toujours pas rendu !




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