lundi 19 décembre 2016

Le 19 décembre 2016 à 18h32
Le Pouvoir de l ' Imaginaire (507) :ERRANCES PERSONNELLES....OU ERREURS A VENIR ??? SUITE 1



Il me semble délicieux de laisser vagabonder mon imaginaire   , mais en l’accrochant mathématiquement à quelques définitions physiques précises et avec des symboles clairs ….

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AVANT-HIER je me suis libéré (en quelque sorte) de ce concept de grain d’énergie minimal quantique et surtout EMG/HERTZIEN ….Voyons ce que je vais vous proposer aujourd’hui avec la gravitation et avec ce graviton….. !!!!!

C’est simple, me suis-je dit, puisque ,en physique classique, l'énergie potentielle gravitationnelle est l'énergie potentielle associée au champ gravitationnel. Il suffit   alors d’imaginer   le plus petit déplacement Δx Δ y Δz d’un corps de masse M   tel que Δ EP   la variation d’énergie potentielle soit inférieure   au quantum minimal EMG …..Ou même la plus petite variation d’énergie cinétique Δ ( ½ mv² ) puisque l’Espace étant sans trou structurel    , il présente la puissance du continu   et Δx Δy Δz peuvent être choisis aussi petits que l’on veut ……Donc il n’y aurait pas de concept de quantum nécessaire en énergie mécanique …..

Mais c’est alors que je me suis demandé si je devais en profiter pour rappeler quels étaient le rapport de valeur entre les champs de la mécanique quantique et du champ EMG et le champ gravitationnel …… Réponse : l’interaction gravitationnelle est la plus faible de toutes les interactions, 10 puissance 38 fois plus faible que l'interaction nucléaire forte (c'est-à-dire cent milliards de milliards de milliards de milliards de fois plus faible) ….Et pourtant on l’a mesuré indirectement   à L’ILL/GRENOBLE sur des neutrons : Ces particules me tombent sur ma tête tout comme les pommes ! !

Arrivé alors à ce point , je me suis demandé si   compte tenu de cette différence de valeurs dans les énergies mises en jeu , il ne serait pas utile de fermer un moment les saintes icones de la Mécanique quantique   , de se débarrasser de ces concepts de quanta et d’unités de PLANCK   et de rechercher si dans ce si   faiblard monde des interactions gravitationnelles on était en mesure de rencontrer un beaucoup plus « petit pavé d’énergie » voire pas de pavé du tout !!!! ( imaginez ce petit aimant de frigo qui contrebalance ET SURPASSE l’attraction de toute la TERRE sur ce gros clou !!!)

Bien entendu , ne commencez pas à croire que je vais vous forcer à reparler de micro gravité quantique à boucles et des recherches de LEE SMOLIN/Ashtekar/Carlo Rovelli/ Roger Penrose ETC

Pas davantage ,je ne devrais chercher à vous « refiler » illico presto    les toutes dernières ruminations des gens qui publient sur arXiv des articles sur le mythique graviton , ce grain d’énergie élémentaire hypothétique vecteur de l'interaction gravitationnelle.( Le terme graviton est vieux et a été proposé en 1934 par des physiciens soviètiques Dmitrii Blokhintsev et F. Gal'perin.) mais puisque j’ai parlé en titre de divagations , alors tant pis :parlons-en et divaguons ensemble !

De masse nulle, neutre électriquement, cette particule serait l'équivalent du photon … Son échange entre deux particules massives exprimerait l'attraction gravitationnelle. Ses propriétés impliqueraient qu’il soit un tenseur local c'est-à-dire qu'il ait un moment angulaire intrinsèque (ou spin) égal à h/π, soit le double de celui du photon 2.

OH ENCORE !!!! Allons me suis-je dit …..Que j’arrête de me laisser intoxiquer par les concepts mal « fagotés » de cette pesante mécanique quantique   et sortons de ses paradigmes…Libérons nous encore davantage et admettons qu’il n’y ait pas de limite à la taille de cette interaction gravitationnelle ….. Et alors comme je l’imagine variant continument …. ce grain unitaire d’énergie « graviton » n’existera plus lui aussi !

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PARTIR A LA RECHERCHE DE PREUVES ………

Trouver des formes d’énergies de caractère gravitationnel n’est pas difficile ,me suis-je dit , puisque toute masse présente est là pour témoigner de leur existence , mais discriminer les rôles du graviton et de cette sorte de « résidu   de la MQ/TQC » qu’ est le boson de HIGGS est déjà plus subtil    et surtout préciser   le caractères non granulaire de l’un et pas de l’autre (ou l’inverse) , va m’être difficile ….. Comment faire ?

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J’AI ALORS REPENSE AUX ONDES GRAVITATIONNELLES :Point besoin de vous rappeler les résultats de l’appareillage LIGO de l’été 2016 ???

Si peut-être ! ????Le succès des détecteurs interférométriques à détecter un déplacement maximal de 2.10^{-18}} m (en 2016), permet d'espérer un élargissement du spectre d'observation avec les développements techniques à venir …..

L’ex -expérimentateur que je suis , va essayer d’aller chercher alors la petite bête dans ce résultat rendu tonitruant l’été dernier par toutes sortes de média …….Evidemment je trouve extraordinaire qu’ on puisse détecter un déplacement de l’espace- temps d’une aussi minime quantité …J’ai eu recours aux résultats publiés de la mission LIGO pour extraire de leurs enregistrements graphiques ce qui m’intéressait …. Mes photos vous montrent ces deux manifestations dénommées GW150914et GW151226,

J’avais applaudi moi aussi ….. mais depuis j’ai dû aller rechercher les détails ;je rappelle à mes lecteurs qu’ il n’est pas nécessaire de faire intervenir une catastrophe galactique pour qu’ une onde gravitationnelle soit émise . Bien sûr, si un trou noir en « gobe » un autre , avec tout ce qu’ il y a à dissiper ,il va propager l’onde pendant des milliards de km !!!!!! Mais d’autres types de phénomènes bien plus insignifiants en produisent    ; en termes généraux, les ondes gravitationnelles sont rayonnées par des objets dont le mouvement implique une accélération et une variation .Or tout cela n’est pas si extraordinaire dans l’Espace ! Pourvu que le mouvement ne soit pas parfaitement sphérique symétrique (comme une sphère en expansion ou en contraction) ou pas symétrique en rotation (comme un disque ou une sphère tournant) il y aura un rayonnement , (comme dans le cas de deux planètes ou de deux étoiles proches en orbite l'une de l'autre et de masses inégales) . Plus la différence sera grande , plus rapide sera l’évolution orbitale et plus l’onde gravitationnelle le montrera …Mais un autre cas est intéressant :si elles possèdent un certain degré de non-asymétrie, les étoiles à neutrons émettent une onde gravitationnelle monochromatique à la fréquence double de la fréquence de rotation de l’étoile. L'émission étant permanente, constante en fréquence et amplitude, on peut alors « intégrer » le signal pendant plusieurs mois afin de le distinguer du bruit instrumental( et oui la Terre tremblote tout le temps !)

Mais me direz-vous comment allez-vous de tout cela pouvoir tirer une preuve que le grain de graviton soit unique et bien « calibré » ou bien   en quelque sorte « acteur » en une valeur quelconque :Le rapport sur la découverte des ondes gravitationnelle de GW150914 a spécifié, en ce qui concerne les gravitons, que "en supposant une relation de dispersion modifiée pour les ondes gravitationnelles, les observations contraignent la longueur d'onde Compton : 2П h bar /m(g)c      du graviton à λg> 10 puissance 13 km, ce qui pourrait être interprété comme à relier à une masse de graviton m(g) <1,2 x 10 puissance -22 Cette relation entre la longueur d'onde et l'énergie est calculée d’après la sempiternelle relation de Planck-Einstein, qui relie la longueur d 'onde EMG d’ un photon à son énergie….Relation que je remets en question !!!

Mais c’est là où le bât me blesse ! Si ces gravitons représentent les « quanta » correspondants des ondes gravitationnelles, qui nous dit que cette relation entre leur longueur d'onde et leur énergie ne soit pas fondamentalement différente pour les gravitons que pour les photons,( surtout si la longueur d'onde Compton du graviton n'est pas égale à la longueur d'onde de l'onde gravitationnelle) ????? Qui nous interdit de penser que nous n’ayons pas changé d’échelle mais surtout de phénomène dans notre univers 3D+T seulement gravitationnel ?????

Or , il apparait que la longueur d'onde de Compton d’un graviton quantique théorique ,d’après GW150914 serait en borne inférieure 5 × 10 puissance 9 fois plus grande que la longueur d'onde gravitationnelle pour l'événement GW150914, qui a été proposée à   environ de 2 10 puissance 6 m ( au lieu de 10 puissance 13 )!!!Personnellement , j’ignore comment traiter les 8 à 10 signaux de GW 1502914   reçus sur 0 ,2 sec ….. Alors pouvons-nous imaginer un « paquet d’énergie » qui soit en gros 10 puissances 6 fois plus petit que le quantum électromagnétique minimal ?????

Je propose alors à mes lecteurs   de ne retenir( pour l’instant   ) de GW150614 et GW151226 pour le graviton en mouvement   que sa masse au repos varie entre la valeur 0+ε ET soit inférieure à la valeur 1,2 x 10 puissance -22   eV / c². En outre je lance l’hypothèse que sa vitesse    reste indéterminée dans des espaces 3D+T selon qu’ ils soient pleins ou vides de matière et pleins ou vides d’énergies EMG etc …Et ma justification est soit celle-ci : »If gravitation is propagated by a massive field, then the velocity of gravitational waves (gravitons) will depend upon their frequency as (vg/c)2=1-(c/fλg)2, and the effective Newtonian potential will have a Yukawa form ~r-1exp(-r/λg), where λg=h/mgc is the graviton Compton wavelength. » ? …… Soit que la gravitation se partage sur des dimensions d’espace de valeur supérieure à 3 (LISA RANDALL /JUAN MALDECENA etc )

A SUIVRE

samedi 17 décembre 2016

Le 17 décembre 2016 à 10h20

Le Pouvoir de l ' Imaginaire (506) :ERRANCES PERSONNELLES....OU ERREURS A VENIR ???

AVERTISSEMENT

Il me semble permis, puisque j’ai hébergé ici et donné souvent la parole à des propositions de lecteurs s’écartant des Modèles Standards , de sortir moi aussi , pour quelques articles hors des paradigmes de la Physique contemporaine …. Ce ne sera pas la première fois que vous me verrez CHERS LECTEURS partir « to take a walk in the wild side of the road » …….Et si vous pensez que je verse dans le fossé tant pis !

La motivation est venue une fois de plus des observations , lors de mes traductions du « LE MONDE SELON LA PHYSIQUE » faites sur la « grenaille » ( du « bruit ») des ondes électromagnétiques arrivant des fonds des 4 coins de l’Univers …..

Bien entendu mes lecteurs vont penser que je veux encore une fois ajouter mon grain de sel aux observations faites sur le fond cosmique microondes ,( le CMB ou encore le Cosmic microwave background )….Mais en fait il n’en est rien , puisque dans mes prochains questionnements , je désire me situer bien plus bas dans les échelles de valeurs de l’énergie .

Et ,en passant ,je dévoilerai quelques expériences personnelles……..

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1/ Existe-t-il un minimum pour toutes les formes d’énergies ?Est-ce le même ?

1-1/Energie électromagnétique EMG :

Lorsqu’ on pose cette question à un physicien du Modèle Standard des particules il excipe immédiatement de ne surtout pas déroger à la valeur de la constante de PLANCK h .Or cette dernière n’a pas l’équation aux dimensions d’une énergie ou d’un travail ( ML²T-² ) mais celles du produit d’une énergie par une durée T ; d’où h<> (ML²T-1 ) . Les calculs les plus récents donnent h=6,626076*10-34 m2.kg.s-1 et en se glissant dans le systèmes d’unités de PLANCK ( constantes fondamentales normalisées à la valeur 1) , le « grain » d’énergie de PLANCK est de 10 puissance 19 GeV = 1,956×10 puissance 9 J

Si je vous ai raconté tout cela , c’est pour vous rappeler qu’une onde électromagnétique de fréquence 1 Hertz et de longueur d’onde 300000km est au fond la meilleure image qui se puisse donner du minimum possible de cette forme d’énergie ….En somme c’est le « quantum hertzien » !

Au demeurant ,malgré l’étalement d’une si petite énergie sur une si grande longueur , est-ce que c’est déjà du bruit ,ce quantum hertzien exténué (N=1 Hertz) ??? Réponse : non !

Bien que cela ait fait partie de ce qu’ on a essayé de m’apprendre autrefois , en Physique Générale et que j’avais depuis longtemps oublié ,je me suis longtemps demandé ce qu’on savait exactement sur les lois de déperdition de puissance des ondes radio …. Et , comme digression ,je ne crois pas vous avoir raconté que mon âge d’ancêtre m’ a permis d’écouter souvent la radio de la France Libre ,émise de LONDRES , chez mon petit cousin , le défunt (Cdt) MARCEL MARCUS …un des chefs de la Résistance du Tarn et Garonne .Il était ingénieur de Centrale et je tentais de me faire expliquer comment les Allemands réalisaient ce brouillage ondulant si caractéristique (surnommé "la moulinette » ) qu’ on ne pourra plus jamais oublier …… Et qui plus tard , est devenu dans les films un symbole de la vie en France sous l'Occupation ….Il me répondait qu’il fallait rajouter des ondes SUR LES ondes pour les faire interférer ….Je ne comprenais pas complètement cette sorte d’effacement par ajout …..

Bien plus tard j’ai appris que les ondes hertziennes peuvent être modulées de diverses façons , en amplitude, en fréquence ,en phase ou encore en impulsion , que leur déperdition d’énergie dans leur parcours dépendait des lois de Maxwell et Friis ,et de ce qu’ elles rencontraient en chemin ( et qui provoquait éventuellement diffusion , réfraction , réflexion , réfraction , absorption , atténuation ,interférence etc )….. La perte d’amplitude de l’onde avec l’éloignement de la source ( en 1/d² ) n’est pas à proprement parler une atténuation puisque sans aucun rapport avec une perte d’énergie ; pour cette raison on adopte le terme « dispersion d’amplitude ».

Alors me direz-vous , si une onde hertzienne extrême (N=1) disparait par un ou plusieurs de ces processus , c’est qu’ il existe « quelque chose » qui recueille l’énergie de ce photon hertzien qui s’en va ailleurs …Donc peut-être une forme d’énergie où la notion de quantum minimal n’existerait pas!(Quelle délivrance !)

1-2 / Quelle autre énergie ?

La masse évidemment ,( me dites vous )puisque pour tout béotien du 20 ème siècle E=mc² lui vient à la bouche !

Alors pour commencer ,il me prends fantaisie de vous présenter ce tableau

La relation entre les propriétés de la « masse » et ses constantes physiques associées. On y présume que chaque objet massif présente toutes cinq propriétés. Toutefois, en raison de constantes extrêmement grandes ou extrêmement petites, il est généralement impossible de vérifier plus de deux ou trois propriétés pour n'importe quelle valeur de masse .

-Le rayon de Schwarzschild (rs) représente la capacité de la masse à provoquer une courbure dans l'espace et le temps.

-Le paramètre gravitationnel standard (μ) représente la capacité d'un corps massif à exercer des forces gravitationnelles newtoniennes sur d'autres corps.

-La masse inertielle (m) représente la réponse newtonienne de la masse aux forces.

-L'énergie de repos (E0) représente la capacité de la masse à être convertie en d'autres formes d'énergie.

-La longueur d'onde de Compton (λ) représente la réponse quantique de la masse à la géométrie locale

A SUIVRE

mardi 13 décembre 2016

Le 13 décembre 2016 à 12h27
LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/PHYSICS WORLD/ DEC 2016-2



Voici les presque derniers arrivages de la fin de l’année . j’en profite pour vous signaler à nouveau que j’élimine dans la revue anglaise les nominations , les deuils , les mutations , les articles à dominance politique ou philosophique   , les prix scientifiques etc.

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rs

Earthquake-aftershock puzzle solved, say physicists

Noise threshold: are aftershocks a part of the main earthquake event?

L'idée que des tremblements de terre plus petits ( que les journalistes baptisent répliques) suivent des tremblements de terre majeurs est un concept bien établi en géophysique. Cependant, les répliques ne sont pas expliquées par le modèle surnommé « d'avalanche » qui est employé pour décrire des tremblements de terre et des phénomènes semblables tels que la fissuration des matériaux solides. Le modèle classique dicte que les événements tels que les tremblements de terre sont aléatoires et donc il ne devrait y avoir aucune corrélation entre les séismes successifs. Or, Sanja Janićević, Lasse Laurson et ses collègues de l'Université d'Aalto en Finlande ont montré que cet écart pouvait être simplement le résultat de la mesure des répliques. En écrivant dans Physical Review Letters, les physiciens décrivent des expériences dans lesquelles ils ont surveillé le craquage d'un matériau solide. Ils ont constaté que lorsqu'ils fixaient le seuil de détection de leur appareil à des valeurs élevées - pour éviter de mesurer le bruit - un événement d'avalanche individuel apparaissait comme une séquence d'événements apparemment non liés. Cependant, quand ils ont réduit le seuil de détection, ce qui avait apparemment été répliques étaient en fait partie de l'événement principal avalanche.

MON COMMENTAIRE /Il est banal en mesures physiques   de positionner l’appareil sur la sensibilité maximale et de chercher à discriminer du bruit   les valeurs d’un seuil significatif….. Il se peut ensuite que la détection du suivi du phénomène    ne corresponde pas au même rapport initial signal sur bruit …..La théorie des séismes en modèle d’avalanche   n est peut être qu’un approximation   …JE RAPPELLE QU IL N EXISTE A CE JOUR AUCUN MODELE DE PREVISION A HEURE DITE DES SEISMES

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2

Nuclear pasta boosts supernova neutrino emission

Supernovae detector: the SuperKamiokande neutrino detector

Les « pâtes » nucléaires qui se forment dans les supernovae devraient stimuler le nombre de neutrinos tardifs émis par les étoiles alors en explosion - ce qui rend plus probable que de tels événements pourraient être vus par les détecteurs de neutrinos sur Terre. Se formant juste avant que le noyau d'une étoile ne s'effondre et atteigne la densité nucléaire, les pâtes nucléaires comprennent des tubes, des feuilles et d'autres structures semblables à des pâtes fabriquées à partir de neutrons et de protons. Charles Horowitz de l'Université d'Indiana et ses collègues ont utilisé des simulations de dynamique moléculaire pour calculer comment les neutrinos produits dans une supernovæ diffusent ces pâtes nucléaires et ont constaté que les pâtes augmentent considérablement le nombre de neutrinos émis 10 secondes ou plus après l'effondrement du noyau. En rédigeant un pré-imprimé d'arXiv, l'équipe affirme que les neutrinos à retardement d'une supernova dans la Voie Lactée devraient être clairement visibles aux détecteurs de neutrinos tels que SuperKamiokande au Japon. La détection de ces neutrinos pourrait fournir des informations importantes sur l'effondrement des étoiles pour former des supernovae

MON COMMENTAIRE/ J’ai publié ici il y a longtemps des simulations mathématiques et photographiques de ce style d’études et je ne crois pas que les physiciens puissent donner des indications assez précises aux ordinateurs pour tracer l’image exacte et précises de réalités aussi chaotiques qu’un effondrement gravitationnel d’étoile ……

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cs

Tiny device pumps out one electron at a time

Dec 2, 2016 4 comments

Research paves the way to a new definition of the ampere

Les physiciens devraient enfin pouvoir se débarrasser de la définition lourde et inexacte de l'ampère. C'est la prétention affichée des métrologistes en Allemagne, qui ont mesuré le courant électrique en comptant les électrons simples voyageant le long d'un fil microscopique. Les chercheurs disent que leur technique permettra aux scientifiques dans un certain nombre de disciplines différentes de faire de meilleures mesures sur des courants minuscules.

Le changement pour modernisation de l'ampère fait partie d'une refonte plus générale du système SI des unités. Il est prévu que les sept unités de base - l'ampère, la seconde, le mètre, le kilogramme, le kelvin, la mole et la candela - seront ancrées dans des constantes de la nature. En particulier, les scientifiques sont impatients de redéfinir le kilogramme, qui est actuellement basé sur la masse d'un morceau spécifique de platine-iridium dans un coffre-fort de Paris et lentement en train de perdre des atomes.

C'est en partie pour rompre son lien avec le kilogramme que les métrologistes sont désireux de redéfinir l'unité de courant électrique. Actuellement, un ampère est défini comme le courant circulant dans deux conducteurs parallèles étroits, infiniment longs placés à un mètre de distance dans un vide qui génère entre eux une force de 2 × 10-7 N pour chaque mètre de longueur. Cette formulation est en soi un problème car elle signifie que l'ampère est défini en termes de kilogramme (ainsi que le mètre et la seconde) parce que la force est égale à la masse fois l'accélération. En outre, rien ne peut être infiniment long, donc cette exigence doit être approchée en quelque sorte.

Le dernier travail réalisé par Frank Hohls et ses collègues à l'Institut National de Métrologie (PTB) de Braunschweig vise à définir l'ampère en termes d'un certain (grand) nombre d'électrons simples traversant un canal conducteur dans un temps unitaire. Au centre de la proposition est la construction d'une "pompe à un seul électron", un transistor-comme dispositif qui transmet juste un électron lorsqu'il est activé par une tension de grille. Avec la tension oscillant peut-être plusieurs milliards de fois par seconde, le dispositif génère un courant suffisamment grand pour calibrer un ampèremètre - ce qui révèle la précision de l'instrument.

L'équipe a fabriqué des pompes à un électron unique à partir de points quantiques - ces surfaces conductrices de taille submicronique gravées sur des substrats semi-conducteurs. En utilisant les pompes à des températures de l’ordre du milli kelvin, ils appliquent une tension de grille d'environ 0,5 GHz et une seconde tension fixe sur chaque point pour établir un puits de potentiel variable dans le temps qui capte brièvement puis éjecte des électrons un par un . Pour établir la précision de leurs dispositifs, les chercheurs utilisent un amplificateur spécialement développé qui convertit le courant qui le traverse en une tension, qui est mesurée par un voltmètre calibré à l'aide de deux autres phénomènes quantiques - l'effet Hall quantique et l'effet Josephson.

Les chercheurs ont pu mesurer le courant transmis par les pompes avec une précision de 0,16 parties par million. Cela est nettement meilleur qu'avec une version antérieure de leur appareilréalisée l'année dernière, ce qui correspond à la précision des mesures qui peuvent être effectuées en utilisant la définition de force existante de l'ampère - 0,2 parties par million. Les nouvelles mesures ont également été effectuées plus rapidement - nécessitant seulement 21 heures, plutôt que les plusieurs jours employés il y a un an. "Le dispositif de mesure utilisé dans cette expérience représente l'état de l'art dans la métrologie à petit-courant", explique le membre du groupe Hansjörg Scherer.

Selon Scherer, qui a dirigé l'effort PTB pour concevoir le nouvel amplificateur, des mesures plus précises rendues possibles par les pompes pourraient s'avérer utiles dans un certain nombre de domaines. Parmi eux, dit-il, il y a la détermination des niveaux de radioactivité dans les chambres d'ionisation et le comptage des particules d'aérosol dans l'air.

Ian Mills, un expert en métrologie à l'Université de Reading au Royaume-Uni, loue le "travail précieux et excellent" qui est fait sur ce comptage d'électrons à la PTB. Mais il croit qu'une meilleure définition de l'ampère peut être obtenue simplement en utilisant la valeur la plus précise pour la charge d'électrons disponible aujourd'hui - qui est basée sur d'autres mesures, y compris celle de la constante de structure fine. Cette valeur de l'ampère a une précision d'environ 20 parties en milliard et devrait être , dit-il, très probablement utilisée dans la nouvelle définition de l'ampère qui devrait être approuvée par la Conférence générale sur les poids et mesures - Autoriser les changements au système SI. «Je pense que les expériences de comptage d'électrons sont fascinantes», dit-il, «mais elles ne sont pas encore suffisamment précises pour entrer dans la compétition ».

François Piquemal, du Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE) de Paris, adopte un point de vue légèrement différent, arguant que le comptage d'électrons offre un moyen de réaliser l'ampère dans la pratique plutôt que de le définir. Il soutient que les pompes à un seul électron sont les mieux adaptées pour mesurer des courants jusqu'à environ un nano ampère , tandis que l’ autre approche - impliquant la combinaison des standards quantiques Hall et Josephson par la loi d'Ohm - est préférable pour les courants plus importants. "

The research is described in a paper that will be published in Metrologia.

About the author :Edwin Cartlidge is a science writer based in Rome

Mon commentaire : très saine compétition !Bravo !

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rs

Vibrots tumble and turn

Twisted motion: vibrot converts vertical motion to rotation

Les vibrateurs sont des dispositifs minuscules qui convertissent les vibrations linéaires en mouvement de rotation et sont d'un grand intérêt pour les scientifiques qui étudient les mouvements collectifs des particules en physique, en biologie et en chimie. Dans cette dernière étude, Christian Scholz, Sean D'Silva et Thorsten Pöschel de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg en Allemagne ont créé un vibrateur qui est alimenté par un sol vibrant - quelque chose qui est commun dans le traitement des matériaux granulaires, où le mouvement collectif peut émerger. Le dispositif cylindrique a environ 1 cm de diamètre et est soutenu par sept pieds, qui sont tous pliés au même angle (voir figure). Les jambes sont élastiques et cela pousse le vibrateur à tourner lorsqu'il est soumis à des vibrations verticales. Dans ce dernier travail, Scholz et ses collègues ont identifié deux manières distinctes dans lesquelles ce mouvement se produit: en anglais le «ratcheting» et le «tumbling». Le mode à cliquet ( ratcheting) se produit à des amplitudes de vibration relativement faibles. Les jambes du vibrateur se déplacent en synchronisation avec la base vibrant de haut en bas, avec ce dispositif avançant en rotation à chaque cycle vibrationnel - tout comme un cliquet. Le mode tumbling se produit lui à des amplitudes vibratoires plus élevées et n'implique pas le mouvement synchrone des jambes. Dans ce mode, les jambes tendent à rester dans l'air pendant plus d'un cycle de la vibration. Bien que le vibrateur tourne en mode tumbling, il le fait d'une manière très irrégulière avec des fluctuations chaotiques. La recherche est décrite dans New Journal of Physics.

MON COMMENTAIRE :je suis revenu à la publication de Physics pour comprendre l’usage COMMUN de cet étrange bidule ! je vous conseille la vision de you TUBE   sur une application de ces zizi pan pans ! ces jeunes enfants vont vous charmer avec leur jouets !!!!

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Fully integrated microwave communications device is a first

Microwave chips: integration has been challenging

Le premier appareil photonique pour signaux micro-ondes avec tous les composants nécessaires intégrés sur une seule puce vient d’être produit par des chercheurs en Espagne. La conception pourrait avoir des implications importantes pour la prochaine génération de la technologie de communication sans fil, où les exigences accrues pour la capacité de données nécessiteront l'utilisation de signaux multiplexés plus fréquents que l'électronique traditionnelle ne peut pas traiter efficacement aux vitesses requises. Le traitement des signaux optiques constitue une solution évidente, mais le coût des composants requis s'est jusqu'à présent révélé prohibitif pour les applications de télécommunications. Les chercheurs ont tenté de réduire les coûts, ainsi que la taille physique et les besoins en énergie, en intégrant de plus en plus de composants sur des puces simples, bien que cela se soit révélé difficile. José Capmany Francoy et ses collègues de l'Université Polytechnique de Valence ont pressé tous les composants nécessaires pour un filtre hyperfréquence sur un seul morceau de phosphure d'indium - y compris un laser, un filtre optique accordable et des photodétecteurs. Le filtre optique est réglé en changeant sa température - ce qui peut être obtenu en appliquant des tensions aux broches spécifiques de la puce pour alimenter un réchauffeur interne. Le dispositif a souffert de graves problèmes: par exemple, les chercheurs ont dû mesurer la sortie optiquement en raison de l'interférence lors de la mesure de la sortie en tant que signal électrique. Néanmoins, ils croient que les améliorations de la conception technique et l'élimination des imperfections de fabrication devraient corriger ces problèmes, permettant aux chercheurs de pousser vers leur objectif d'un processeur de micro-ondes photonique entièrement intégré et programmable. La puce est décrite dans Nature Photonics.

MON COMMENTAIRE Ils parlent de leur difficultés mais je ne leur ferai pas l’offense de ne pas connaitre la loi de MOORE …Leur appareil est une extrapolation quasi inutile actuellement

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Robust structural colour is inspired by a tropical bird

Dec 6, 2016 1 comment

Self-assembling, random network of pores creates a wide range of colours

Une nouvelle façon de produire des couleurs structurelles - inspirées par les plumes nano poreuses d'un oiseau sud-américain aux couleurs vives - vient d’être développée par des chercheurs aux États-Unis, en Suisse et en Arabie Saoudite. La technique repose sur un réseau aléatoire auto-assemblé de pores de sub-longueurs d'onde dans un alliage métallique pour produire une large gamme de couleurs. Selon les chercheurs, leur technique est plus robuste et plus facile à mettre à l'échelle pour la fabrication commerciale, et pourrait être utilisée dans une gamme d'applications, y compris les revêtements légers pour les voitures et les avions.

Les animaux utilisent les couleurs pour un éventail de fonctions, depuis l'affichage de cour jusqu’àu camouflage. Bien que beaucoup de ces couleurs soient produites par des pigments, d'autres sont produites par des structures de surface qui interagissent avec la lumière et reflètent des longueurs d'onde spécifiques. Les chercheurs s'intéressent depuis longtemps à cette coloration structurale en raison de sa durabilité et de nombreuses applications potentielles.

"Les pigments s'effacent sur des temps relativement courts, alors que la coloration structurale peut persister dans le temps, car elle repose sur une structure", explique Andrea Fratalocchi, ingénieur de l'Université King Abdullah de Science et Technologie en Arabie Saoudite. "Les fossiles de coléoptères datant de millions d'années conservent encore les couleurs." Il ajoute que, comme les couleurs structurales peuvent être dynamiquement modifiées par des modifications structurelles, elles pourraient être utilisées pour de nouveaux matériaux intelligents avec des propriétés de camouflage adaptatif. Jusqu'à présent, l'applicabilité réelle des surfaces conçues avec des cristaux photoniques ou des métamatériaux pour produire des couleurs structurelles a été limitée, malgré tout , en raison de problèmes de robustesse, de coût et d'évolutivité.

Une grande partie de la couleur structurale dans la nature est également produite par des cristaux photoniques ou des rangées hautement ordonnées de nano fibres, mais le cotinga du prunier (Cotinga maynana), est différent. Les plumes bleues vibrantes de l'oiseau tropical sont produites par un réseau nanoporeux désordonné de kératine. Le réseau de pores, qui est typiquement inférieur à 200 nm, interagit avec la lumière de telle sorte que seules certaines longueurs d'onde de lumière bleue sont réfléchies.

Pour créer un réseau nano poreux similaire dans un alliage à base de platine et d'aluminium, Fratalocchi et ses collègues de l'ETH de Zurich et de l'Université de Harvard ont utilisé un procédé de défaisance d’alliage. Ils ont placé l'alliage sur un substrat approprié puis l'ont immergé dans une solution d'hydroxyde de sodium. Cela a enlevé la plupart de l'aluminium, en laissant le platine pour former un réseau poreux.

Le chercheur principal Henning Galinski, physicien de l'ETH de Zurich et de l'Université de Harvard, a déclaré à Physics World que les plumes et l'alliage métallique poreux partagent «la même idée de conception» avec des structures sub -longueur d'onde et «réalisés par auto assemblage». Il ajoute: «La différence principale est que les barbes de plumes continga sont faites de kératine."

Pour contrôler la couleur produite, l'alliage poreux a été revêtu d'une couche ultra-mince et transparente d'oxyde d'aluminium. Sans ce revêtement, le matériau apparaît sombre. Mais lorsque le revêtement a été ajouté et a augmenté d'épaisseur, la couleur a changé, passant du jaune à orange, rouge et, enfin, au bleu.

"Nos réseaux semblent désordonnés et aléatoires, mais d'un point de vue réseau, ils sont assez réguliers, ce qui signifie que chaque nano fil ou barre dans le réseau est, en moyenne, relié au même nombre de nano fils", explique Galinski. «La connectivité peut être contrôlée en modifiant le processus de fabrication. Dans ce travail, nous avons décidé de maintenir la connectivité constante et d'altérer l'interaction de la lumière avec le matériau en ajoutant une couche de céramique ultra-mince. Il ajoute: «L'augmentation de cette couche par étapes de 7 nm à 53 nm, nous a permis d'améliorer le couplage pour une longueur d'onde spécifique de la lumière, ce qui entraîne la formation de couleurs structurelles vibrantes.

Les chercheurs ont constaté que lorsque la lumière frappe la surface de leur matériau, elle se couple avec des plasmons de surface - excitations collectives des électrons - qui se retrouvent piégés dans la surface désordonnée. Cela crée des régions où la permittivité électrique est proche de zéro, séparées par des zones d'indice de réfraction élevé. Le film d'oxyde d'aluminium change cette dynamique et augmente la réflexion de différentes longueurs d'onde de lumière, selon son épaisseur.

Galinski explique que, parce que la technique est «basée sur la simple chimie humide et les technologies de revêtement», elle peut «produire des couleurs robustes sur de grandes échelles spatiales». Fratalocchi ajoute: «Les approches précédentes se concentrent sur la création de couleurs structurales en assemblant des tableaux de blocs de construction identiques ou des cellules unitaires. Cette approche ne fonctionne que sur de très petites échelles et est totalement inadaptée pour des applications industrielles et à grande échelle. Basée sur le désordre, elle est totalement évolutive, vers l'ouverture de cette technologie au monde réel et les applications commerciales. "

Galinski affirme que les couleurs structurales ont «un large potentiel comme technologie d'impression future pour diverses applications, allant des tissus bio-mimétiques aux matériaux de camouflage adaptatif». Il ajoute que la technique décrite étant mécaniquement robuste et extrêmement légère, elle est «adaptée aux applications industrielles du monde réel, comme les véhicules automobiles ou les avions dont le poids est directement lié à l'économie de carburant».

Le nouveau matériel est décrit dans Light: Science & Applications.

A propos de l'auteur

Michael Allen est un écrivain scientifique basé à Bristol, Royaume-Uni

MON COMMENTAIRE / TRES INTERESSANT ! bien entendu , c est la maitrise de la dimension des pores qui détermine les fréquences et l’ancien de la séparation isotopique de l’uranium en sait quelque chose

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2016 7 comments

Sound measurement: artist's impression of polarons in a BEC

Sonic Lamb shift detected in ultracold atoms

Dec 8, 2016 7 comments

Phononic effect puts quantum electrodynamics to the test

La minuscule influence que les ondes sonores quantifiées appelées phonons ont sur les niveaux d'énergie atomique a été mesurée pour la première fois par des physiciens de l'Université de Heidelberg en Allemagne. Connu sous le nom de «changement phononique Lamb", l'effet est prédit par la théorie de l'électrodynamique quantique (QED), qui décrit comment les particules chargées interagissent avec les quanta de la lumière. Markus Oberthaler et ses collègues disent que leurs techniques expérimentales - qui utilisent des condensats de Bose-Einstein (BEC) pour simuler le comportement des phonons plutôt que des phonons classiques dans un réseau cristallin - pourraient être étendues pour tester d'autres prédictions de QED.

Le changement Lamb phononique est une variation sur le déplacement Lamb d'origine, un changement minuscule d'énergie trouvée entre deux niveaux d'énergie atomique-hydrogène dans un vide. D'abord mesuré en 1947 par le physicien américain Willis Lamb, ce changement a défié la compréhension classique de l'espace vide, qui prédisait que ces deux niveaux devraient avoir la même énergie.

QED a expliqué plus tard pourquoi la compréhension classique était fausse: dans le vide, les paires électron-positron virtuelles entrent et sortent de l'existence. «Le mot« vide »semble vide, mais ce n'est pas le cas, dit Oberthaler. Ces particules virtuelles perturbent l'électron unique de l'hydrogène, ce qui entraîne un léger changement dans les niveaux d'énergie.

Dans le changement phononique Lamb, phonons vont perturber l'atome au lieu d'électrons virtuels et de positrons. Dans leur expérience, le changement d'énergie dû aux phonons est environ 10 000 fois plus petit que l'espacement entre les principaux niveaux d'énergie de l'atome, dit Oberthaler.

Pour effectuer cette mesure, le groupe n'a pas utilisé de phonons réels dans un réseau cristallin pour perturber leurs atomes. Ils ont utilisé plutôt, des excitations dans un BEC, qui est un ensemble ultrafroid d'atomes qui sont tous dans le même état quantique. Ces excitations se comportent de façon analogue aux phonons classiques. Le groupe a utilisé des lasers pour piéger et mélanger plusieurs milliers d'atomes de lithium avec un BEC composé d'environ un million d'atomes de sodium, le tout à des températures presque prés du zéro absolu-.

Les atomes de lithium interagissent collectivement avec les excitations BEC pour créer une quasiparticule appelée polaron. En utilisant une technique connue sous le nom de spectroscopie de Ramsey, l'équipe a mesuré les deux états d'énergie de mobilité les plus bas du polaron et les a comparés aux mêmes états d'énergie des atomes de lithium en l'absence du BEC.

Mathématiquement parlant, les interactions entre les atomes de lithium et les excitations dans le BEC sont équivalentes aux électrons interagissant avec les phonons du réseau cristallin, respectivement. Mais étudier les atomes ultra-froids et les BEC est expérimentalement beaucoup plus facile que l'étude de phonons se propageant dans un réseau cristallin, Oberthaler dit. «Pour mesurer l'effet, nous mettons ou non des atomes de lithium dans un condensat de sodium», dit-il. - Et puis on compare les résultats des deux cas. L'expérience analogue dans un système à l'état solide serait de piéger un électron dans un cristal tout en réglant les vibrations du réseau à volonté et à volonté - ce qui n'est pas actuellement faisable.

Oberthaler dit que le travail ouvre la voie à des tests plus expérimentaux de QED en utilisant ces BECs. Il a été difficile de confirmer expérimentalement les phénomènes QED prédits, explique-t-il, car beaucoup de ses prédictions s'appuient sur des mécanismes physiques que les expérimentateurs ne peuvent pas contrôler. Par exemple, on ne peut pas expérimentalement désactiver les fluctuations de vide quantique. Les BEC offrent une alternative expérimentale, dit Oberthal. Au lieu d'étudier les fluctuations elles-mêmes, les physiciens peuvent simuler un comportement analogue dans les BEC, où ces comportements peuvent être contrôlés et manipulés pour tester la théorie.

Vera Guarrera de l'Université de Birmingham suggère qu'ils pourraient utiliser des méthodes expérimentales semblables pour étudier l'effet Casimir, un phénomène QED où deux plaques chargées de façon neutre placées à des nanomètres de distance exercent une légère force entre eux due aux fluctuations quantiques. En outre, les techniques pourraient être utilisées pour étudier d'autres phénomènes physiques de nombreux corps tels que la supraconductivité, at-elle souligné.

A propos de l'auteur

Sophia Chen est une écrivaine scientifique basée à Tucson, en Arizona

MON COMMENTAIRE /LA PUBLICATION m’a beaucoup intéressé car si la propagation de phonons est possible a l’intérieur de l atome ou dans une configuration où le « vide quantique » n’est VRAIMENT jamais vide   , elle reste strictement impossible en vide galactique    EN L ABSENCE DE MATIERE   , car à quoi les accrocher alors ces phonons ?????

A SUIVRE