Les articles d’aujourd’hui sont si détaillés , ainsi que mes commentaires ,que je ne vous en
propose que deux !
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Les stalagmites améliorent la précision de la datation au
carbone sur 54 000 ans
15 janvier 2019
NUCLEAR PHYSICS RESEARCH UPDATE
Stalagmites
boost precision of carbon dating over 54,000 years
stalagmites
Machine à remonter le temps: les stalagmites de Hulu Cave.
(Courtoisie: Université Hai Cheng / Xi’an Jiaotong)
Des scientifiques chinois et américains ont créé un registre
précis du radiocarbone atmosphérique au cours des 54 000 dernières années, à
partir d'isotopes enfermés dans une paire de stalagmites. Ils affirment que
leur étude aide à affiner et à calibrer les enregistrements de radiocarbone
dans l’atmosphère et à fournir des informations sur les causes des variations
de ce dernier dans le temps.
L'isotope du carbone 14 radioactif est absorbé de
l'atmosphère par les organismes vivants, puis commence à se désintégrer à un
taux connu une fois qu'ils sont morts. La datation au radiocarbone mesure les
niveaux résiduels de cet isotope, estime l'âge des matériaux organiques et a
transformé l'archéologie, la climatologie et d'autres disciplines de recherche.
Étant donné que les niveaux de carbone 14 dans l'atmosphère
fluctuent avec le temps, pour permettre une datation précise, l'enregistrement
de carbone 14 dans l'atmosphère doit être étalonné sur une échelle de temps
calendaire. Les cernes fournissent les meilleures informations sur les niveaux
historiques de radiocarbone, car les arbres extraient directement le dioxyde de
carbone de l'atmosphère et le transforment en cellulose en peu de temps. Mais
les enregistrements continus des cernes ne remontent qu’à 14 000 ans.
Au-delà de 14 000 ans, les sédiments lacustres, les carottes
de glace et d’autres sources de matières organiques peuvent être utilisés.
Celles-ci ne fournissent cependant pas toujours un enregistrement direct des
niveaux de carbone atmosphérique, car le carbone 14 a souvent transité par
d'autres systèmes qui ajoutent plus de carbone au mélange. L'eau qui aide à
former une stalagmite, par exemple, aura traversé le sol et les roches - en
collectant du carbone supplémentaire. Cette «fraction de carbone mort» doit
être prise en compte, ce qui est plus facile si elle est petite et cohérente.
La paire de stalagmites utilisées dans les dernières
recherches provient de la grotte Hulu de la province du Jiangsu, dans l'est de
la Chine. À l’origine, ces stalagmites avaient été rassemblés pour étudier la
variabilité historique de la mousson asiatique, a déclaré Hai Cheng de
l’Université Xi’an Jiaotong en Chine à Physics World.
«Les stalagmites de Hulu Cave sont très spéciales car leur
fraction de carbone mort est faible et stable», explique Cheng. Son collègue,
Lawrence Edwards de l'Université du Minnesota, ajoute: "Ils contiennent
très peu de carbone dérivé du calcaire autour de la grotte, la plus grande
partie du carbone provient directement de l'atmosphère."
Pour dater le carbone 14 dans les stalagmites, les
chercheurs l'ont comparé aux niveaux adjacents de thorium-230, un isotope
radioactif dont la date d'enregistrement est plus ancienne que celle du
radiocarbone atmosphérique. L’équipe a pu aligner les niveaux de carbone 14
dans l’atmosphère sur environ 300 nouvelles dates, allant de 54 000 à 18 000
ans.
Les résultats aident à expliquer les variations historiques
du radiocarbone atmosphérique et pourraient ajouter de la clarté à des
événements géologiques tels que l’excursion géomagnétique de Laschamp. C’était
une brève inversion du champ magnétique terrestre il y a environ 43 000 ans.
Selon l'équipe, les données sur le carbone 14 présentent des similitudes avec
les enregistrements géomagnétiques et indiquent une augmentation soudaine du
radiocarbone autour de l'excursion de Laschamp. Selon eux, cela suggère que des
changements dans le champ magnétique terrestre pourraient être responsables de
la plupart des fluctuations historiques du radiocarbone atmosphérique.
"Cela confirme également, comme on l'avait supposé
précédemment, que, à la fin de la dernière période glaciaire, des modifications
du cycle du carbone dans l'océan, associées au changement climatique, ont
entraîné des modifications des niveaux de radiocarbone", déclare Edwards.
Timothy Jull, du Département des géosciences de l’Université
de l’Arizona, affirme que l’étude permet d’affiner le bilan carbone 14 et
ajoute de nombreuses informations sur l’événement de Laschamp en améliorant le
record pour cette période. «C’est son principal avantage, il ajoute de la
clarté à ce qui se passe il ya 35 000 à 45 000 ans», a-t-il averti. Cependant,
à d’autres moments, les données présentent de grandes incertitudes.
Selon Tom Higham, de la School of Archaeology de l'Université
d'Oxford, ce travail est une contribution intéressante et importante aux
données sur le radiocarbone, car il s'agit d'un «dossier très détaillé et de
grande couverture». Il ajoute qu'il concorde bien avec d'autres enregistrements
et est "en bon accord avec des points de jonction tels que l'événement de
cendre volcanique du campanian Ignimbrite", ce qui indique sa précision.
«Ce nouvel ensemble de données aura des conséquences
importantes sur notre capacité à calibrer le radiocarbone et à obtenir les
bonnes réponses aux grandes questions que se posent les préhistoriens», déclare
Higham. «Quand différentes espèces d'animaux disparaissent-elles au cours des
50 000 dernières années? Quand les Néandertaliens disparaissent-ils et comment?
Quand les humains ont-ils commencé à faire de l'art? De nombreuses questions
ont une chronologie à cœur et sa nouvelle courbe nous aide à obtenir une
meilleure résolution des réponses. ”
La recherche est décrite dans Science.
MES COMMENTAIRES
Lorsque j’ai quitté le CNRS
pour entrer au CEA ( 1961), l’usage
de la désintégration beta du carbone 14
se développait en traceur de synthèse
biologique ( Pr MENTZER et allia ) à mon ESCIL , mais n’était
pas parvenu à une très forte précision en datation ;L’inventeur en était le
radiochimiste Willard Frank LIBBY qui a reçu le Nobel de chimie en 60 pour cela
….La précision variait suivant les types
d’échantillons et Il faut d’ailleurs reconnaitre que les essais nucléaires atmosphériques ne
facilitaient pas les choses car les
taux ont pratiquement doublé la
concentration du 14C
dans l'atmosphère de l'hémisphère nord, avant que les niveaux ne se réduisent à
la suite du traité d'interdiction partielle des essais
Le carbone 14 présente la période radioactive (ou demi-vie) de 5
734 ± 40 ans selon des calculs relevant de la physique des particules datant de
1961. Cependant, pour les datations en
continu on emploie encore la valeur évaluée en 1951, de 5 568 ± 30
Mes collègues de thèse plaisantaient sur ce sujet : »
Si on trouvait la couronne d’épines de Jésus
on ne connaitrait la date de sa mort
par cette méthode pas mieux que
par ces + ou- 30 ans prés
!!! Alors imagine l’erreur sur l’année 1 de notre ère !!! »
Je précise que le calendrier chrétien passe directement de l’an -1 à l’an 1, sans
année 0.
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ACCELERATORS
AND DETECTORS NEWS
Europe
unveils successor to the Large Hadron Collider
15 Jan 2019 Michael Banks
L'Europe dévoile le successeur du Grand collisionneur de
hadrons
15 janvier 2019 Michael Banks
Vision circulaire: Le futur collisionneur circulaire - un
énorme collecteur de particules de 100 km de circonférence - serait utilisé
pour étudier le boson de Higgs avec des détails sans précédent, ainsi que pour
rechercher une nouvelle physique. (Gracieuseté du CERN)
Les physiciens du CERN ont dévoilé le projet d'un énorme
briseur de particules d'une centaine de kilomètres de circonférence, qui serait
utilisé pour étudier le boson de Higgs avec des détails sans précédent, ainsi
que pour rechercher une nouvelle physique. Aujourd'hui, le rapport de
conception conceptuelle du futur collisionneur circulaire (FCC) - un
collisionneur souterrain à particules qui serait lié au grand collisionneur de
hadrons (LHC) existant près de Genève.
Depuis la mise en service du LHC en 2008, le collisionneur
de particules de 27 km de circonférence brisait des protons à des énergies
atteignant 13 TeV à la recherche de nouvelles particules. En 2012, des
physiciens ont annoncé avoir découvert le boson de Higgs d'une masse de 125
GeV. En conséquence, François Englert et Peter Higgs ont reçu le prix Nobel de
physique 2013 aux travaux de prévision théorique sur la particule. Cependant,
depuis lors, aucune particule au-delà du modèle standard, telle que des
partenaires supersymétriques, n'a été trouvée.
Bien que le LHC fonctionne encore pendant quelques décennies
avant sa mise hors service définitive, les physiciens effectuent depuis plus de
30 ans des travaux de recherche-développement sur les collisionneurs linéaires
qui pourraient un jour être le successeur du LHC. L’un des principaux efforts
de conception est l’International Linear Collider (ILC), qui accélérerait les
électrons et les positrons en utilisant des cavités supraconductrices. Les
électrons et les positrons étant des particules fondamentales, leurs collisions
sont plus nettes que les collisions proton-proton au LHC. Elles sont donc
idéales pour étudier les particules en détail.
Le Japon est le seul pays à avoir manifesté son intérêt pour
l'organisation de la CIT, mais le gouvernement japonais a tardé à décider de
l'hébergeur de la machine. Cela a obligé les physiciens à récemment passer de
500 à 250 GeV à la conception de la CIT, le gouvernement japonais devant
prendre la décision finale d'accueillir la CLC en mars.
Pourtant, les physiciens des particules voient encore des
avantages à s’adapter aux grands collisionneurs circulaires, notamment parce
qu’ils ont beaucoup d’expérience dans leur construction. Par exemple, de 1989 à
2000, le CERN a exploité le grand collisionneur électron-positon (LEP), qui se
trouvait dans le même tunnel que celui qui abrite maintenant le LHC et a
effectué des mesures précises des bosons Z et W. Et étant donné la masse
relativement faible de Higgs, un collisionneur circulaire serait capable de
produire des luminosités plus élevées sans subir de pertes énormes du
rayonnement synchrotron, ce qui affecterait un collisionneur fonctionnant à des
énergies plus élevées de 500 GeV.
Le projet FCC a été lancé en 2013 par la communauté
européenne de la physique des particules avec une réunion tenue l'année
suivante à Genève pour commencer les travaux sur le rapport. Le nouveau rapport
de conception conceptuelle en quatre volumes examine la faisabilité de la
construction d’un collisionneur circulaire de 100 km et examine la physique
qu’une telle machine potentielle pourrait réaliser. Il appelle tout d'abord à
la construction d'un tunnel souterrain de 100 km qui abriterait un
collisionneur électron-positon (FCC-ee). Cette machine consisterait en 80 km
d'aimants de courbure permettant d'accélérer le faisceau ainsi que d'aimants
quadripolaires qui focaliseraient le faisceau avant de les heurter en deux
points de l'anneau.
Le rapport de conception de FCC est une réalisation
remarquable. Cela montre le formidable potentiel de la FCC d'améliorer ses
connaissances en physique fondamentale et de faire progresser de nombreuses
technologies ayant un impact considérable sur la société.
Le FCC-ee - estimé à environ 9 milliards de dollars, dont 5
milliards seraient utilisés pour la construction du tunnel - fonctionnerait
avec quatre énergies sur une période de 15 ans. Le collisionneur commencerait à
91 GeV, produisant environ 10^13 bosons de Z sur quatre ans avant de
fonctionner à 160 GeV pour produire 10^8 particules W + et W- sur une période
de deux ans. Bien que les particules W et Z aient déjà été mesurées par le
collisionneur LEP, on estime que la machine FCC-ee améliorerait ces mesures
d’un ordre de grandeur.
En fonctionnant alors à 240 GeV pendant trois ans, le FCC-ee
s’attacherait à créer un million de particules de Higgs. Cela permettrait aux
physiciens d'étudier les propriétés du boson de Higgs avec une précision d'un
ordre de grandeur supérieure à ce qui est possible aujourd'hui avec le LHC.
Enfin, le collisionneur serait ensuite arrêté pendant un an afin de le préparer
à fonctionner à environ 360 GeV pour produire un million de paires de quarks top et anti-top sur cinq ans. Des mesures plus
précises de ces particules pourraient indiquer des écarts par rapport aux
prévisions du modèle standard, ce qui pourrait indiquer une nouvelle physique.
Une fois que le programme de physique pour le FCC-ee seraitterminé,
le même tunnel pourrait alors être utilisé pour loger un collisionneur proton-proton
(FCC-hh) de la même manière que le LEP a laissé la place au LHC
«La FCC pourrait être
une réponse concrète du LEP et du LHC», explique le théoricien John Ellis du
Kings College de Londres. "Un collisionneur proton-proton offrirait la
meilleure chance de découvrir de nouvelles particules"
La FCC-hh utiliserait le LHC et ses accélérateurs
pré-injecteurs pour alimenter le collisionneur pouvant atteindre une énergie
maximale de 100 TeV, soit quatre fois plus que le LHC. Cependant, produire de
telles énergies de collision nécessiterait le développement de nouveaux aimants
fonctionnant sous des champs magnétiques plus élevés pour orienter le faisceau
autour du collisionneur. Le LHC fonctionne actuellement avec des aimants
supraconducteurs de 8 T fabriqués à partir d'alliages de niobium et de titane
(NbTi). Les aimants supraconducteurs sont utilisés car ils permettent aux
courants élevés de circuler sans dissiper l'énergie due à la résistance
électrique. Cependant, avec des faisceaux de 50 GeV, le FCC-hh nécessiterait
des aimants de 16 T fabriqués à partir de supraconducteur au niobium-étain
(Nb3Sn).
Actuellement, le LHC subit un arrêt de deux ans pour
améliorer sa luminosité - une mesure du taux de collision de particules - par
un facteur de 10. Appelé le LHC à haute luminosité (HL-LHC), il vise à mettre
ce matériau à l'essai. en utilisant 11 aimants dipôles supraconducteurs Nb3Sn.
Encore plus de recherche et développement doivent être effectuées avant de
pouvoir utiliser 16 T. Compte tenu des besoins en RD et des coûts de
construction élevés des aimants, le coût estimé de la FCC-hh serait d’environ
15 milliards de dollars, contre environ 13 milliards de dollars pour le coût
total du LHC.
Réaliser cette entreprise en tant que collaboration mondiale
est vraiment important. Cela ouvre la possibilité de contributions substantielles
en nat
La FCC-hh aurait une luminosité intégrée totale d'environ 15
à 20 ab-1 - un facteur 5 à 10 de plus que celui produit au HL-LHC - et
correspondrait à 10^10 bosons de Higgs en cours de production. Il serait
également utilisé pour rechercher de nouvelles particules à des masses plus
élevées que possible au LHC, ainsi que pour découvrir ou écarter l’existence de
particules thermiques de matière noire connues sous le nom de WIMP. Comme avec
le LHC, le FCC-hh pourrait également être utilisé comme collisionneur d'ions
lourds, réunissant des ions plomb à 39 TeV pour étudier des effets tels qu'un
plasma quark-gluon. On estime que le collisionneur serait opérationnel pendant
au moins 25 ans pour «fournir un outil de recherche jusqu'à la fin du 21e
siècle».
«Le rapport de conception de FCC est une réalisation
remarquable. Cela montre l'énorme potentiel de la FCC pour améliorer nos
connaissances en physique fondamentale et faire progresser de nombreuses
technologies ayant un impact considérable sur la société », a déclaré Fabiola
Gianotti, directrice générale du CERN. "Tout en présentant de nouveaux
défis redoutables, la FCC bénéficierait grandement de l'expertise, des
complexes d'accélérateurs et des infrastructures du CERN, qui ont été
développés au cours de plus d'un demi-siècle."
Compte tenu des coûts énormes liés à la construction de la
FCC, celle-ci nécessiterait un large soutien de la part de la communauté. Les
responsables du CERN ont donc été occupés à établir une collaboration au cours
des dernières années, qui compte désormais 135 institutions réparties dans 34
pays. «Réaliser cette entreprise en tant que collaboration mondiale est
vraiment important», déclare le physicien du CERN, Michael Benedikt, qui dirige
le projet FCC. «Cela ouvre la possibilité de contributions substantielles en
nature de la part de parties qui sont des experts dans la construction de
pièces d pour une telle
machine."
Même si les physiciens obtiennent un soutien financier pour
construire la FCC, il reste à savoir quand commencer à construire la machine.
Une option consiste à doubler l’énergie du LHC à environ 30 TeV avec une mise à
niveau à haute énergie (HE-LHC). Cependant, Benedikt pense qu’il serait
peut-être possible de contourner le LHC HE et d’aller directement à la FCC.
Dans ce cas, le programme HL-LHC se déroulerait parallèlement à la construction
du tunnel de la FCC avant de s’arrêter autour de 2037. La FCC-ee serait alors
opérationnelle vers 204
Cependant, le CERN n'est pas le seul à développer de
nouveaux modèles de collisionneurs circulaires. En novembre, des physiciens
chinois ont dévoilé le plan conceptuel de leur propre tunnel de 100 km, qui
abriterait d'abord une machine à électrons-positrons avant d'accueillir un
collisionneur proton-proton fonctionnant à 100 TeV. Bien que la construction du
collisionneur chinois puisse commencer plus tôt que la FCC, Benedikt affirme
qu'il existe de nombreuses similitudes entre les deux conceptions. «C'est une
bonne chose», ajoute Benedikt. "Les efforts considérables déployés par la
Chine confirment qu'il s'agit d'une option valable et qu'il existe un grand intérêt
pour une telle machine."
C'est une question assez simple, mais la réponse s'avère
plutôt délicate: un collisionneur circulaire ou linéaire est-il la meilleure
façon de procéder à des mesures précises sur le boson de Higgs?
Le grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN produit une
quantité abondante de bosons de Higgs depuis la découverte de la particule en
2012, mais les collisions proton-proton ne sont pas le meilleur moyen de
détecter une particule nouvelle
Cependant, ce n’est pas le cas lorsqu’on fracasse électrons
avec des positrons et c’est pourquoi les physiciens des particules veulent
construire une telle machine pour étudier le boson de Higgs et essayer de
repérer toute infime déviation qui pourrait donner des indices de physique
dépassant le modèle standard.
Depuis des années, les physiciens conçoivent des
collisionneurs linéaires qui fonctionneraient à l’échelle TeV. L’International
Linear Collier (ILC), que le Japon a montré l’intérêt d’héberger, fait partie
de ces projets phares, bien qu’il s’agisse d’une incarnation moins chère
fonctionnant à 250 GeV.
En raison de la nécessité de surmonter les pertes d'énergie
dues au rayonnement synchrotron lorsque les électrons sont accélérés autour de
l'anneau, les collisionneurs linéaires offrent une luminosité plus élevée - une
mesure du taux de collision de particules - par rapport à leurs homologues
circulaires pour des énergies de collision supérieures à 400 GeV. Cependant, à
des énergies inférieures à ce seuil, les collisionneurs circulaires ont une
meilleure luminosité que les collisionneurs linéaires - et peuvent également
héberger plusieurs détecteurs autour de l'anneau.
Si la masse du boson de Higgs avait été d'environ 500 GeV ou
plus, la plupart des gens conviendraient qu'un collisionneur linéaire constitue
la meilleure voie à suivre. Mais la masse de Higgs étant de 125 GeV, une courbe
de luminosité relativement grande a été lancée dans la procédure. Cela a mis
les collisionneurs circulaires fermement sur la planche à dessin et, depuis
cinq ans, les physiciens ont conçu des alternatives possibles. Cela a abouti à
deux propositions récentes - le futur collisionneur circulaire (voir texte
principal) et le collisionneur électronique à positons circulaires, dont la
conception a été publiée en novembre dernier.
Les conceptions circulaires doivent supporter le coût de la
construction d'un immense tunnel souterrain, mais leur polyvalence est
largement compensée par le fait que les physiciens ont une expérience de
plusieurs décennies dans leur construction. Par exemple, le même tunnel de 100
km pourrait également être utilisé pour une machine proton-proton fonctionnant
à 100 TeV qui serait utilisée pour chasser de nouvelles particules.
La technologie à la fois pour un ILC et un collisionneur
électron-positron de 100 km est prête, mais étant donné les prix exorbitants
pour tous les deux, tous les modèles nécessiteraient une grande collaboration
internationale. En effet, il est largement admis que le Japon ne proposerait de
financer que la moitié du coût de la CDI de 7,5 milliards de dollars.
Si une seule machine est construite, comme cela semble
probable, la question est de savoir laquelle. Les lignes de bataille ont été
tracées.
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MoN commentaire
L’article est à mon avis un peu trop orienté vers la poursuite d’une sorte de super CERN
!Il était d’ailleurs
quasi entendu que le projet se ferait au JAPON ou aux USA …. Mais le projet chinois concurrent vient brouiller
les pistes ….Il ressemble au super LHC un peu comme le CONCORDOV ressemblait au CONCORDE ( je copie , tu copies , ils copient etc )
Je ne crois pas que les américains qui se sont embarqués en
retard sur le LHC
sortent le portemonnaie … Mon
petit doigt me suggère que leur intuition leur fasse plutôt préférer des enjeux spatiaux (ondes gravitationnelles et projets LUNE+MARS )
l
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