Le Monde selon la Physique :: Physics World com: dec 2016 -2ème partie-2
Encore des traductions complètes pour la fin de décembre 2016____________________________________________________1Magnetic switch controls heat
Joäo Ventura et ses collègues de l'Université de Porto ont mis au point un nouveau commutateur magnétique qui contrôle les flux de chaleur. Au cœur se trouve un conteneur cylindrique qui est environ trois quarts rempli d'un nanofluide magnétique - une substance qui contient des particules magnétiques de taille nanométrique et se déplace en présence d'un champ magnétique appliqué. Le côté du récipient est thermiquement isolé et le haut et le bas sont coiffés avec un matériau qui est un bon conducteur de la chaleur. Dans la position d'arrêt, le nanofluide absorbe la chaleur du fond du cylindre, mais la majeure partie de cette chaleur est incapable de passer à travers l'espace au sommet. Pour mettre l'interrupteur en position on, un champ magnétique est appliqué le long de l'axe du cylindre. Cela induit le nanofluide à sauter et entrer en contact avec le haut du cylindre - permettant à la chaleur de transférer depuis le nanofluide à la partie supérieure du cylindre. L'équipe a fabriqué deux commutateurs prototypes - l'un avec un cylindre de 1 cm de haut et l'autre de 3 cm - qui ont été testés avec un gradient de température de 35 ° C. Ils ont constaté que le plus petit commutateur fonctionnait efficacement à des fréquences de commutation jusqu'à 30 Hz, tandis que le plus grand dispositif a commencé à battre pavillon à environ 10 Hz. L'équipe a également été en mesure de contrôler la température d'une LED à l'aide de l'un de leurs commutateurs. Le dispositif est décrit dans Nano Energy et pourrait un jour être utilisé pour s'assurer que les piles à combustible, les cellules solaires et d'autres dispositifs fonctionnent à leurs températures optimales.MON COMMENTAIRE / Mr TOUT LE MONDE n’arrête pas de voir passer des plaintes sur ces nanoparticules , dangereuses pour la santé etc. ….alors pour une fois , moi ,j’ai trouvé astucieuse cette utilisation des nano fluides comme interrupteur calorifique et comme PHYSICS WORLD n’en donnait aucune photo je suis allé la chercher sur l’article original de Nano énergy et vous voyez que ça fonctionne !______
__________________________________________________2 :Les antiatomes donnent leur premier spectre optiquecs
Antiatoms yield their first optical spectrum
Dec 19, 2016 5 commentsResult paves the way to high-precision tests of matter-antimatter asymmetry19 déc. 2016 5 commentairesPhoto de quelques membres de la collaboration ALPHAAnti-spectroscopistes: quelques membres de la collaboration ALPHALa première mesure d'une transition atomique dans un antiatome a été faite par des chercheurs travaillant dans le cadre de la collaboration ALPHA au CERN à Genève. L'équipe a mesuré la fréquence d'une transition spécifique dans l'antihydrogène, lequel consiste en un positron (un anti-électron) lié à un antiproton. Bien que le résultat ne soit pas différent de celui mesuré pour l'hydrogène normal, le groupe pense que des versions plus sensibles de son expérience pourraient un jour révéler une nouvelle asymétrie matière-antimatière dans la nature.La transition en question se situe entre les états 1s (basique) et 2s (excités) de l'anti hydrogène. Ce processus pourrait être sensible à une violation de ce que l'on appelle la symétrie de charge, de parité et d'inversion de temps (CPT). Ce dernier indique que le comportement de tout système physique reste inchangé sous l'inversion combinée de la charge, des coordonnées spatiales et du temps. Bien que cette symétrie CPT ait un soutien théorique solide, les expérimentateurs sont néanmoins disposés à la mettre à l'épreuve. Sa violation, par exemple, pourrait expliquer pourquoi l'univers aujourd'hui semble consister presque entièrement en matière - même si des quantités égales de matière et d'antimatière ont été présumées avoir été produites pendant le Big Bang. En effet ,"D'autres symétries jugées inviolables ont été rompues auparavant", note le porte-parole de l'ALPHA, Jeffrey Hangst de l'Université d'Aarhus au Danemark.ALPHA, comme un certain nombre d'autres expériences d'antimatière menées au CERN, prend ses antiprotons sur l'Antiproton Decelerator du laboratoire, puis ralentit et refroidit les particules avant de les combiner avec des positrons refroidis à partir d'une source de sodium-22. Les atomes sous-kelvin résultants de l’antihydrogène sont alors piégés - grâce à leurs minuscules moments dipolaires magnétiques - dans un puits de potentiel créé par l’entrecroisement prudent de plusieurs champs magnétiques.Pour effectuer leurs mesures spectroscopiques, Hangst et ses collègues tirent un faisceau laser dans le piège magnétique et le laissent rebondir plusieurs fois entre deux miroirs. La fréquence du laser est accordée à environ la moitié de celle de la transition 1s à 2s en hydrogène normal. C'est parce que la transition implique l'absorption de deux photons, et sa fréquence précise est déterminée dans une certaine mesure par la présence du magnétisme de piégeage. Certains des antiatomes devraient alors être excités et sortir du piège à la suite de l'un des deux mécanismes - soit par absorption d'un troisième photon pour devenir ionisé, soit par subir une inversion de spin . Les chercheurs répètent ensuite le processus avec le laser accordé à différentes fréquences, ainsi que sans laser du tout.En effectuant la totalité de la procédure 11 fois, le groupe a constaté qu'en moyenne un peu moins de 60% des antiatomes ont quitté le piège avec le laser accordé à la transition 1s-2s, alors qu'aucun antiatome (dans les limites de l'erreur statistique) n’a été éjecté à une fréquence différente ou lorsqu'on a mis hors tension. Les chercheurs disent que les antiatomes ont subi la transition à la fréquence attendue et ne se comportent donc pas différemment de l'hydrogène normal.Bien que le résultat ne menace pas la symétrie du CPT, Hangst soutient que ceci témoigne de l'énorme progrès technique qui a été réalisé dans le domaine de la recherche sur les antiatomes - d'abord en produisant des atomes d'antihydrogène, puis en les refroidissant et enfin en les piégeant. En particulier, son groupe a récemment fait des progrès dans deux domaines. Ils ont piégé un nombre significatif d'antiatomes simultanément - de environ un à environ 14 dans l’espace de la dernière année. Ils ont également créé une cavité résonnante autour du piège magnétique afin de stimuler l'intensité de la lumière laser jusqu’au point où elle pourrait interagir avec les très rares antiatomes restés présents.Le succès d'ALPHA a été loué par d'autres groupes d'antimatières du CERN. Ryugo Hayano de l'Université de Tokyo et porte-parole de l'expérience ASACUSA, décrit la recherche comme «un jalon très important», tandis que Michael Doser, porte-parole de l'AEgIS, dit qu'il constitue la «salve d'ouverture dans les mesures spectroscopiques de précision de l'antihydrogène».Tous reconnaissent cependant qu'il ne sera pas facile d'accroître la précision obtenue dans les travaux les plus récents par les cinq ordres de grandeur nécessaires pour arriver à correspondre à la sensibilité déjà obtenue dans les mesures spectroscopiques de l'hydrogène ordinaire. Doser dit qu'il y aura "de nombreux défis" dans ce domaine, y compris la façon de préparer des antiatomes à des températures de l ordre du millikelvin, afin que plus d'entre eux puissent être piégés magnétiquement, et comment mieux réduire ou différencier l'effet des champs magnétiques sur les niveaux d'énergie des antiatomes. Mais il ajoute que ALPHA a été "très efficace pour trouver des solutions" à tous les problèmes techniques qu'ils ont rencontrés à ce jour.Hangst dit que la prochaine étape de la collaboration sera de tracer la forme de la résonance 1s-2s lorsque le dispositif antiproton Decelerator sera actionné au printemps prochain. Jusqu'à présent, lui et ses collègues n’ont fait des mesures que dans un sens .En effet, Gerald Gabrielse de l'Université Harvard aux États-Unis, porte-parole de l'expérience ATRAP, déclare: «J'attends avec impatience le jour où ALPHA ou ATRAP finira par tracer une ligne de résonance 1s-2 complète avec une précision significative». Il ajoute que son groupe a commencé à travailler à cette spectroscopie de l’antihydrogène dix ans plus tôt que ATHENA (le prédécesseur de ALPHA), en disant que son "plaisir parental" de ce dernier travail est "seulement tempéré par la douleur que je ressens dans ATRAP ne pas obtenir le Premier résultat suggestif ".Cependant, selon Walter Oelert de l'Université de Mainz en Allemagne, qui a dirigé l'équipe qui a produit les premiers antiatomues, le concours pour une plus grande précision reste très vif. "Il n'est nullement évident que la collaboration atteindra d'abord la cible 10^-15," dit-il, "bien que ALPHA puisse déjà célébrer la première étape."La recherche est rapportée dans Nature.A propos de l'auteurEdwin Cartlidge est un écrivain scientifique basé à RomeMON COMMENTAIRE /Je me réjouis de leur résultat ! Et encore plus d’entendre les équipes américaines d’ATHENA se plaindre d’être doublées sur le sujet !Après tout , n’est-ce pas de leur propre faute si les USA ont choisi de ne pas rentrer dans la constitution initiale du CERN en 1954 et d' en être seulement depuis 1997 « a status observer » ( un voyeur quoi !)Voici le commentaire du sage M. Asghar“Impressive work by the CERN-group on the excitation of the state in the anti-hydroge atom, whose energy has to be same as that for the hydrogen atom, because this the basic need of the Dirac equation. As to the CP-violation for the matter and anti-matter asymmetry in Nature, it has to happen through some involved thermodynamical process sometime during the evolution of the universe.”Mais bien entendu ceux qui contestent la prééminence des matières sur les antimatières et voient des positrons partout en seront fâchés !!!!_________________________________________________3Tiny radio is based on diamond defects
Une mini radio fonctionne sur des défauts du diamantPhoto du récepteur radio à base de diamantDiamond FM: le récepteur utilise des réserves d'azoteUn récepteur radio basé sur des défauts présents à l'échelle atomique dans le diamant a été dévoilé par des physiciens à l'Université Harvard aux États-Unis et à Element Six au Royaume-Uni. Le dispositif utilise des espaces vacants d'azote (NV) dans lesquels deux atomes de carbone adjacents dans un cristal de diamant sont remplacés par un atome d'azote et un site de réseau laissé vide. Les NV sont utiles parce qu'elles ont un spin électronique extrêmement bien isolé du réseau environnant. Une NV émettra également une lumière fluorescente lorsqu'elle sera excitée par un laser - et ces propriétés rendent les NVs très attrayantes pour les physiciens qui tentent de construire des ordinateurs quantiques. Pour créer leur récepteur, Harvard Marko Loncar et ses collègues utilisent un laser vert pour «pomper» une collection de NV dans un état d'énergie excitée. Lorsqu'une NV pompée est soumise à des ondes radio, elle émet une lumière rouge qui est ensuite capturée par un photodétecteur et convertie en un signal électrique. Le système s’est montré capable de recevoir un signal modulé en fréquence (FM) sur une fréquence porteuse de 2,8 GHz. Le récepteur peut être accordé sur une plage de fréquences de 300 MHz en appliquant un champ magnétique externe aux spins NV. L'équipe affirme que des signaux audio "de haute qualité" à des fréquences allant jusqu'à 91 kHz peuvent être reçus par sa radio. Alors que l'équipe utilisait des milliards de NV pour créer son dispositif, un récepteur basé sur un seul NV émettrait un seul photon à la fois - et pourrait être utilisé pour convertir l'information quantique des fréquences radio à la lumière visible. Parce que le diamant est un matériau très dur, Loncar dit: «Cette radio serait capable de fonctionner dans l'espace, dans des environnements difficiles et même dans le corps humain, puisque les diamants sont biocompatibles. Le récepteur est décrit dans Physical Review Applied.MON COMMENTAIRE/J’ai déjà signalé ici l’utilisation des diamants à vacance d’azote et cette nouvelle manip me parait avant tout rigolote !Mais je rappelle quand même l’immortelle parole de MARILYN / « Diamonds are a girl's best friend !!!!!!! »’_____
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Premier plasma pour tokamak WEST en FrancePhotographie de l'intérieur du WEST tokamakGo WEST: le tokamak remis à neuf est prêt à l'actionLe tokamak WEST de Cadarache, en France, a confiné son premier plasma. L'installation est une rénovation du tokamak Tore Supra et est conçue pour tester la technologie "divertor" qui est en cours de création au profit du réacteur de fusion ITER, actuellement en construction à Cadarache. Le divertor sera assis sur le plancher de la cuve sous vide ITER et supprimera l'hélium "cendres" qui est créé lorsque les noyaux d'hydrogène deviennent fusibles dans le réacteur. Le divertor doit être capable de résister à des flux élevés de chaleur et de particules provenant du plasma d'ITER qui sera chauffé à plusieurs millions de degrés. La partie tournée vers le plasma du divertor sera fabriquée à partir de milliers de tuiles de tungstène et WEST testera les performances de différentes conceptions de divertor dans des conditions de fonctionnement plasmadiverses. Les scientifiques seront également en mesure de quantifier comment le divertor vieillira et sera endommagé dans et environnement rude de plasma. En préparation en 2025, l'ITER est une collaboration entre la Chine, l'UE, l'Inde, le Japon, la Russie, la Corée du Sud et les États-Unis qui vise à démontrer que la fusion nucléaire peut générer de l'énergie utile.A propos de l'auteurHamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.comMON COMMENTAIRE / Vous aurez une meilleure compréhension de ce sujet grâce à ma photo et a mon ajout du laïus de l’équipe de CADARACHE en anglais hélas pour vous !WEST - Tungsten (W) Environment in Steady-state Tokamak
At Cadarache (south of France), the Institute for Magnetic Fusion Research (CEA/DSM/IRFM) is modifying the Tore Supra plasma facility which, once transformed, will become a test platform open to all ITER partners : the WEST project (acronym derived from W Environment in Steady-state Tokamak, where W is the chemical symbol for tungsten). The goal is to equip the tokamak with an actively cooled tungsten divertor, benefitting from its unique long pulse capabilities, its high level of additional power and the unique experience of operation with actively cooled components. The divertor is a key component which faces the largest part of the heat and particle fluxes coming from the core plasma during experiments.Since Tore Supra was a circular plasma device with a toroidal limiter, the upgrade firstly consists in inserting additional in-vacuum vessel magnetic coils to allow the production of divertor plasma shapes, just like those which ITER uses.The WEST tungsten divertor elements will use the same design and manufacturers as the ITER ones.The series production and operation of the ITER tungsten components are the new challenges that the WEST Project will address, in close collaboration with ITER Organization and all interested parties.____________________________________________________5csOptical clock mimics spin–orbit coupling
Jan 3, 2017 15 commentsSimulation could shed light on topological insulators and superconductorsUne horloge optique simule le couplage spin –orbiteUne horloge atomique optique a été utilisée par des physiciens aux États-Unis pour étudier les effets du couplage spin-orbite. Le couplage spin-orbite est fondamental pour comprendre comment les électrons se comportent dans les systèmes de matière condensée et pourraient être exploités dans la conception de nouveaux matériaux, tels que les isolateurs topologiques et les supraconducteurs.Les chercheurs prévoient également d'adapter leur conception de l'horloge atomique pour étudier d'autres phénomènes fondamentaux dans les systèmes de matière condensée. Le travail est un autre exemple de la façon dont les physiciens ont simulé le comportement des électrons dans les solides par le réglage fin des interactions entre les atomes ultra-froids.Le couplage spin-orbite relie le mouvement d'une particule à son spin quantique. Par exemple, un électron a deux états de spin possibles: haut (up) et bas(down). Le couplage spin-orbite signifie que des électrons identiques d'une rotation différente suivront des trajectoires différentes dans le même champ électromagnétique. Les conséquences du couplage spin-orbite sont particulièrement importantes dans les matériaux solides, où les électrons se déplacent sous l'influence d'un champ électromagnétique produit par un réseau cristallin. Cependant, étudier le couplage spin-orbite directement dans les matériaux est difficile parce que les chercheurs ne peuvent pas régler précisément la structure cristalline inhérente à un matériau pendant toute une expérience.Jun Ye et ses collègues de JILA, NIST et l'Université du Colorado, Boulder, ont simulé le comportement des électrons dans un matériau en utilisant les entrailles d'une horloge atomique. Leur horloge est faite de milliers d'atomes de strontium qui ont été refroidis au laser à un zéro presque absolu et piégés dans un réseau optique formé à partir de faisceaux laser se chevauchant. Ces faisceaux créent une grille de puits potentiels dans laquelle les atomes de strontium sont piégés. Les atomes sont ensuite baignés de lumière visible correspondant à une transition atomique dans le strontium. Ces atomes de strontium excités émettent un rayonnement visible, et c'est la fréquence de ce rayonnement qui forme la base d'une horloge atomique extrêmement précise. En effet, le groupe a développé des horloges de strontium qui sont exactes à moins d'une seconde pour plus de 15 milliards d'années.Mais au lieu d'utiliser l'horloge pour un chronométrage, les chercheurs ont conçu les puits potentiels pour permettre aux atomes de strontium de se déplacer dans le réseau optique. «Quand les potentiels sont peu profonds, les atomes peuvent creuser un tunnel», dit Ye. Les atomes d'horloge offrent un avantage supplémentaire: ils restent dans leurs états excités pendant un temps relativement long, permettant aux chercheurs de les observer pendant plus longtemps.L'équipe a observé que les atomes de strontium excités à un niveau d'énergie plus élevé se déplacent différemment que ceux non excités. Le mouvement des atomes excités et non excités dans le réseau est analogue à la façon dont les électrons de spin-up et spin-down se déplacent à travers une structure cristalline. «Mathématiquement parlant, les outils utilisés pour décrire deux niveaux d'énergie [atomiques] sont complètement équivalents aux outils pour décrire deux états de spin», explique Ye.Cela signifie que, bien que les physiciens n'aient pas observé le couplage réel spin-orbite, ils ont pu étudier un phénomène mathématiquement équivalent dans lequel l'état d'énergie de l'atome affecte son mouvement de la même manière que le spin d'un électron. Ces expériences d'atomes ultrafroids constituent nt un proxy utile pour des expériences de matière condensée parce que les atomes peuvent être contrôlés avec,plus précision par des lasers que les électrons dans un matériau ne le peuvent , dit Ye.Leurs résultats sont «absolument impressionnants», explique Tilman Esslinger, un physicien à l'ETH Zürich qui n'a pas été impliqué dans le travail. Le travail de Ye et de ses collègues offre un premier aperçu d'une nouvelle classe d'expériences qui combinent la précision de la technologie de l'horloge optique avec les réseaux optiques, ajoute Esslinger.L'horloge de l'équipe dispose les atomes dans un réseau optique 1D. Dans le futur travail, les chercheurs développent une horloge en treillis 3D qu'ils pourraient utiliser pour étudier le couplage spin-orbite et d'autres phénomènes quantiques dans de multiples dimensions. Ce travail pourrait être utilisé pour développer l'électronique qui s’appuie sur des spins quantiques, ou «spintronics», dit Ye.La recherche est décrite dans Nature.A propos de l'auteurSophia Chen est un écrivain scientifique indépendant basé à Tucson, en ArizonaMON COMMENTAIRE / C est une manip de bel avenir qui vient d etre ainsi présentée sur les couplages spin orbite .bravo !_______________________________________________
Le Monde selon la Physique (PHYSICS WORLD) dec 2016 -2 ème partie -1
Aujourd’hui vous aurez droit à des traductions entières et non à des résumés
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ics
Quantum free fall at 8500 m
Dec 13, 2016 2 comments
Ultracold atoms study the equivalence principle on parabolic flight
Des essais « sans poids » qui comparent l'accélération gravitationnelle de deux objets quantiques différents ont été menés par des physiciens en France. Réalisés en chute libre à bord d'un aéronef soumis à une trajectoire parabolique, les tests se sont montrés trop insensibles pour tester l'idée émise de longue date , à savoir que tous les corps tombent au même rythme (sous vide) dans un champ gravitationnel donné,…..Mais la recherche pourrait conduire à des expériences spatiales beaucoup plus puissantes et pourrait également entraîner le développement de nouvelles aides à la navigation.
L'universalité de la chute libre est une conséquence du principe d'équivalence, qui est au cœur de la théorie générale de la relativité d'Einstein. Elle indique que masse inertielle et gravitationnelle sont égales, ce qui signifie que la masse d'un corps - ou même sa structure interne - n'a aucun rapport avec son accélération dans un champ gravitationnel. Par conséquent, deux corps ayant des masses ou compositions différentes vont accélérer à la même vitesse.
L'universalité a été testée avec une précision toujours plus grande depuis l'expérience mythique de Galilée à la tour penchée de Pise - et, jusqu'à présent, elle n'a jamais échoué. L'expérience la plus précise à ce jour a été réalisée en 2008 par des chercheurs de l'Université de Washington à Seattle, qui a constaté que l'universalité se vérifiait à une partie en 10^13.
Les physiciens voudraient augmenter la précision d'au moins un facteur de 100, puisque c’est à ce niveau que certaines théories au-delà du modèle standard de la physique des particules prédisent que l'universalité de la chute libre se décomposera. En effet, une mission spatiale déjà en orbite autour de la Terre - le Micro-Satellite à Traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence ( en abrégé Microscope), développée par le Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) - est conçue pour atteindre une sensibilité d'environ 10-15 et pourrait produire ses premiers résultats significatifs au début de l'année prochaine.
Le microscope profite du fait que les satellites en orbite sont en chute libre vers la Terre. Par conséquent, les objets à l'intérieur du satellite sont eux-mêmes en chute libre pour beaucoup plus longtemps que toute masse tombant sur Terre. Cela signifie que les mesures d'accélération peuvent en principe atteindre des sensibilités très élevées.
Le microscope, comme l'expérience de l'Université de Washington, étudie la chute libre de grands «objets classiques». En revanche, les derniers travaux, réalisés par Philippe Bouyer et Brynle Barrett du laboratoire LP2N à Bordeaux et collègues, utilisent des «objets quantiques». Ce sont des nuages extrêmement froids de deux types d'atomes: le rubidium-87 et le potassium-39. Selon Bouyer, les systèmes atomiques présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux objets macroscopiques, y compris le fait qu'il n'y a aucune possibilité de contamination par des quantités inconnues d'impuretés. En outre, le spin et d'autres propriétés mécaniques quantiques des atomes peuvent être modifiés pour examiner si cela provoque une violation du principe d'équivalence.
Les atomes de rubidium et de potassium sont laissés tomber sous l'influence de la gravité. À mesure qu'ils tombent, ils sont frappés par des lasers, ce qui agissant en tant que diviseur de faisceau pour la matière, force les paquets d'ondes des atomes à se diviser et à suivre deux trajets verticaux en même temps. A la fin de leur trajectoire, les deux états interfèrent les uns avec les autres, produisant une frange d'interférence. La comparaison de la position des franges produites par le rubidium et le potassium permet alors aux chercheurs d'établir si les deux types différents d'atome ont subi des changements de phase relatifs différents et ont donc connu des accélérations très légèrement différentes.
Les physiciens ont déjà utilisé des interféromètres à atomes froids pour étudier l'universalité de la chute libre, en ayant atteint des sensibilités d'environ 10-8, mais ces expériences ont été effectuées sur le terrain. Comme avec les tests classiques, le but ultime est d'aller dans l'espace. Bouyer et ses collègues ne l'ont pas encore fait, mais ont plutôt profité des conditions presque sans poids à bord d'un avion Airbus spécialement adapté appartenant à la société française Novespace. L'avion "zéro-G" subit une chute libre pendant environ 20 s à la fois en grimpant à un angle d'environ 45 ° et ensuite en coupant ses moteurs juste assez pour annuler sa traînée d'air, de sorte qu'il trace une parabole tandis qu’ il accélère vers le bas et sous gravité. L'avion tombe alors, relève le nez de nouveau et trace une autre parabole de chute libre, répétant le cycle à plusieurs reprises.
Bouyer et ses collègues ont mené près de 10 ans de travail minutieux sur de nombreux vols paraboliques pour stabiliser leurs équipements complexes dans l'environnement bruyant de l'avion. Cela leur a permis d'effectuer des tests sur le rubidium-87.Ainsi , l'équipe a comparé le comportement de deux types différents d'atome au cours de six vols l'année dernière.
Barrett dit que ce travail repose sur un certain nombre d'innovations techniques pour réduire les effets des vibrations à bord, qui peuvent atteindre environ 0,01 g, et la rotation rapide de l'avion, qui peut atteindre jusqu'à une révolution par minute pendant une parabole. Notant que lui et ses collègues ont testé l'universalité de la chute libre avec une sensibilité modeste de seulement 3 × 10-4, il ajoute que l'importance du travail a été de montrer l'adéquation de leur mise en place pour les essais spatiaux. «Les techniques que nous avons développées ici pourraient être exploitées par de nombreuses expériences au cours des prochaines années», a-t-il prédit.
L'étape suivante de l'équipe est d'effectuer de nouveaux tests au début de l'année prochaine pour montrer comment les atomes simples pourraient être utilisés pour la navigation «inertielle», ce qui implique de surveiller continuellement l'accélération et la rotation d'un corps au fil du temps. Au-delà de cela, certains membres du groupe travaillent également à exploiter la technologie de l'interféromètre sur une mission connue sous le nom Space-Time Explorer et Space-Time Explorer and QUantum Equivalence Principle Space Test (STE-QUEST). . Mais selon Bouyer, le satellite d'environ 500 millions d'euros ne sera lancé qu'au moins en 2025. «C'est un gros projet à long terme, dit-il.
La recherche est décrite dans Nature Communications.
A propos de l'auteur :Edwin Cartlidge est un écrivain scientifique basé à Rome
MON COMMENTAIRE /Comme je l’ai souligné dans une série d’articles récents sur la gravitation , il est important de déterminer avec précision maxi le paramètre correspondant , même si c’est difficile , compte tenu de sa très faible valeur
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Fountain gives physicists time to study molecules
L'effet fontaine donne aux physiciens le temps d'étudier les molécules
Une fontaine moléculaire a été créée qui permet aux molécules d'être observées pendant des temps très longs quand elles tombent librement. Créée par Hendrick Bethlem et ses collègues de l'Université de Vrije aux Pays-Bas, la technique consiste à refroidir les molécules d'ammoniac à des températures de l’ordre du milliKelvin, puis à les lancer vers le haut à environ 1,6 m / s. Les molécules peuvent alors être étudiées en chute libre aussi longtemps que 266 ms. Ce montage est similaire aux fontaines atomiques, qui permettent de mesurer très précisément les niveaux d'énergie atomique et constituent la base des horloges atomiques. Une fontaine moléculaire s'est avérée beaucoup plus difficile à créer parce que les molécules peuvent ,elles , vibrer et tourner - et cela rend très difficile de les refroidir et de les manipuler en utilisant des techniques laser conventionnelles. Bethlem et ses collègues ont surmonté ce problème en utilisant des gradients de champ électrique pour exercer des forces sur l'ammoniac, qui est une molécule polaire. L'équipe affirme que sa nouvelle fontaine moléculaire pourrait être utilisée pour rechercher de minuscules déviations par rapport au modèle standard de la physique des particules - ce qui pourrait être révélé par de petits changements dans les niveaux d'énergie moléculaire. Des tests du principe d'équivalence de la théorie générale de la relativité d'Einstein pourraient également être réalisés en mesurant l'accélération due à la gravité de différents types de molécules. La fontaine est décrite dans Physical Review Letters.
MON COMMENTAIRE / Il est favorable car les niveaux des énergies de vibration - rotation et de rotation pure des molécules sont déterminées par les calculs effectués par spectroscopie sur les pics d’absorption soit infra rouge , proche et lointain soit par RAMAN et ils subissent l’effet d’élargissement statistique inévitable des fluctuations quantiques qui en altère la précision
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X-ray imaging technique could improve cancer treatment
Une technique d'imagerie par rayons X qui ne pouvait être pratiquée que dans de grandes installations de synchrotron a été adaptée pour un usage généralisé par Sandro Olivo à l'University College London et ses collègues. Appelé « Imagerie par contraste de phase des rayons X » (XPCI), la méthode implique de mesurer les changements observés dans la phase d'un faisceau de rayons X alors qu'il se déplace à travers un échantillon. Ceci est différent de l'imagerie classique par rayons X, qui mesure l'atténuation du rayon X. La technique permet de mieux distinguer les structures des tissus vivants, ce qui en fait un outil idéal pour l'imagerie médicale. XPCI est également meilleur pour trouver de minuscules fissures et des défauts dans les matériaux et pourrait également être utilisé pour détecter la présence d'armes et d'explosifs dans les bagages. Cependant, XPCI ne pouvait être fait qu'en utilisant les faisceaux de rayons X de type laser produits par les synchrotrons - qui sont d'énormes accélérateurs d'électrons. Désormais , Olivo et ses collègues ont développé une technique qui permet à XPCI d'être réalisée en utilisant des rayons X générés par des sources médicales conventionnelles. Il s'agit d'abord de passer les rayons X à travers un «masque» contenant un réseau d'ouvertures pour créer un certain nombre de faisceaux. Ceux-ci interagissent alors avec l'échantillon avant de passer par un second masque vers un détecteur. Cette configuration convertit les différences de phase en différences d'intensité mesurée. "Nous avons maintenant avancé cette technologie embryonnaire pour la rendre viable pour l'utilisation quotidienne en médecine, les applications de sécurité, les lignes de production industrielles, la science des matériaux, les essais non destructifs, le secteur de l'archéologie et du patrimoine et toute une gamme d'autres a déclaré Olivo. La technologie a déjà été autorisée à Nikon Metrology UK pour une utilisation dans un scanner de sécurité et UCL et Nikon sont actuellement en développement d'un scanner médical.
MON COMMENTAIRE / Il est très favorable car pas mal d’examens médicaux par scanner X par atténuation doivent être doublés par des IRM pour insuffisance de sensibilité ….Je prophétise un développement intéressant et fructueux de cette technique
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Le bouquin de l année selon PHYSICS WORLD
Robust defence of string theory winsPhysics World's 2016 Book of the Year
Dec 14, 2016 18 comments
Why String Theory? by Joseph Conlon is our choice for the year's best popular-physics book, while Cosmos: the Infographic Book of Space by Stuart Lowe and Chris North is Highly Commended
Mathématiquement complexe et (jusqu'à présent) non étayée par des preuves expérimentales directes, la théorie des Cordes attire beaucoup de critiques. Pourtant, elle reste un domaine de recherche incroyablement actif, avec des milliers de physiciens et de mathématiciens à travers le monde travaillant sur des Cordes et sur des idées connexes. Les raisons de sa popularité continue sont éloquemment présentées dans le livre de Joseph Conlon :Why String Theory? - Le livre de l'année choisi par le Monde de la physique pour 2016.
«La théorie des cordes est beaucoup plus qu'une simple théorie de la gravité quantique: les gens peuvent l'utiliser pour toutes sortes de raisons», explique Conlon. "Quels que soient vos intérêts en physique, cela vous donne des concepts à repenser." Pour expliquer pourquoi cet état de fait , Conlon - un théoricien de Cordes à l'université d'Oxford - commence le livre en décrivant les origines de la théorie de corde et montrant comment elle a changé au cours des années. Les chapitres suivants abordent les principales raisons pour lesquelles la théorie des cordes continue d'être un sujet de recherche populaire. Ceux-ci incluent le statut de la théorie comme une théorie candidate de la gravité quantique , l'intérêt qu'elle pose aux mathématiciens, mais aussi ses applications à la théorie quantique de champ, à la cosmologie et à la physique des particules.
Conlon présente la théorie des cordes comme quelque chose qui est utile, même si ce n'est pas la «théorie du tout» ultime, ce qui est inhabituel dans la presse populaire sur la théorie des cordes - ou même toute autre théorie physique. Cette approche claire et distincte a aidé le livre « Pourquoi la théorie des cordes? » à se distinguent par une forte liste de livres qui sont tous nouveaux, bien écrits et scientifiquement intéressants pour les physiciens - ce sont les critères utilisés pour déterminer le livre du Monde de la physique de l'année.
Conlon a déclaré à Physics World qu'il avait écrit le livre afin de «laisser se lâcher l'autre côté de mon cerveau» après avoir présenté d’abord des écrits scientifiques formels et d’esprit sec, souvent acerbe, qui s'adressent parfois aux défenseurs de la théorie des cordes et à ses détracteurs. À un moment donné, il décrit le concept du multivers comme « une incontinence de la spéculation jointe à une constipation de l'expérience», tandis qu'à un autre moment il rappelle à ceux qui cherchent la «preuve» d'un certain principe de théorie des cordes que «la physique n'est pas les mathématiques et à ceux qui ont des scrupules avec cette question qu’il serait bien avisé de savoir que le département des mathématiques sur le campus se trouve généralement dans le prochain bâtiment donnant sur la rue ».
Le livre « Pourquoi la théorie des cordes? »avait la concurrence dure de neuf autres livres sur la liste 2016. De façon inhabituelle, nous avons choisi un de ces livres pour une reconnaissance spéciale. Cosmos: le Livre Infographique de l'Espace a un format très différent des autres livres de notre liste, transmettant des informations sur l'exploration spatiale, la science planétaire, la cosmologie et plus par l'intermédiaire d'une série d'infographies colorées et élégantes. Écrit par Stuart Lowe et Chris North, avec la contribution du designer Mark McCormick, le livre est à la fois visuellement superbe et emballé avec des idées fascinantes, et son approche novatrice et bien exécutée lui a valu un statut hautement recommandé dans notre concours.
Pour en savoir plus sur ces livres, vous pouvez écouter le dernier podcast de Physics World, où nos éditeurs Tushna Commissariat et la rédactrice des révisions Margaret Harris discutent du gagnant et de trois autres livres sur la liste de 2016 avec le communicateur scientifique Andrew Glester , Créateur du podcast Cosmic Shed.
C'est la huitième année où le magazine a choisi un livre de l'année. Les gagnants précédents comprennent « Invasion sur la pelouse d'Einstein », la quête personnelle d'Amanda Gefter pour comprendre le sens du "rien" (2015); Stuff Matters, le salut de Mark Miodownik à la science des matériaux de tous les jours (2014); Et The Strangest Man, biographie de Graham Farmelo sur Paul Dirac (2009).
A propos de l'auteurMargaret Harris est rédactrice en chef de Physics World, courriel margaret.harris@iop.org
MON COMMENTAIRE /Le choix de ce livre par la Physics world a entrainé une furieuse bagarre dans le forum de la Revue mais je vous laisse le plaisir de savourer les 18 commentaires en anglais car certains ne sont pas piqués des hannetons !
De toute façon la modération n’en laisserait pas tout passer !
Je ne suis pas sur que les théories des cordes ,supercordes ,branesques , ekpyrotique , de gravité quantique etc aient un grand avenir si un constat expérimental n’ arrive pas à prouver la réalité du concept …..
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Dual optical clock races towards peak precision
Dec 15, 2016 2 comments
System reduces dead time by switching between atomic ensembles
Une nouvelle horloge optique insensible à une importante source de bruit a été développée par les physiciens de l'Institut national des normes et de la technologie (NIST) aux États-Unis. Les chercheurs croient que le nouveau design, qui permet à l'horloge d'atteindre sa précision de pointe beaucoup plus rapidement qu'avant, pourrait fournir une étape vers l'utilisation des horloges optiques pour être utilisé dans une plus large gamme d'applications que ce qui est possible aujourd'hui.
Les horloges à treillis optique piègent les atomes dans un potentiel d'onde stationnaire créé par deux faisceaux laser à contre-propagation. Un troisième laser est utilisé pour exciter et désexciter à plusieurs reprises une transition atomique spécifique, ce qui donne les «tics-tacs» de l'horloge. Le principal avantage de cette horloge par rapport à un chronométreur similaire basé sur des ions piégés est que des difficultés techniques empêchent actuellement à plus d'un ion d’être utilisé à la fois. Cela rend les horloges ioniques sujettes à l'aléatoire quantique inhérent à la façon dont l'ion se comporte lorsqu'il est excité par le laser - ce qui est appelé bruit de projection quantique. Par contre, des milliers d'atomes neutres peuvent être utilisés simultanément dans le même piège, ce qui réduit considérablement le bruit de projection quantique.
En 2013, Andrew Ludlow et ses collègues du NIST à Boulder, au Colorado, ontfait la démonstration de deux horloges à treillis optique qui sont stables à l'intérieur d'une demi-seconde record dans l'âge de l'univers. Les physiciens ont proposé que, si de telles horloges pouvaient être rendues suffisamment robustes pour être extraites du laboratoire, les mesures précises de la dilatation du temps prises à divers points de la Terre pourraient donner un aperçu important de la composition interne de notre planète. L'utilisation de telles horloges dans l'espace pourrait permettre aux physiciens de chercher des déviations par rapport à la théorie générale de la relativité d'Einstein et d’ effets quantiques intervenant dans la gravité.
Le «bruit de Dick» est un effet important dans les horloges optiques et il survient parce que les atomes ne peuvent pas être surveillés en continu. «Ils resteront typiquement dans le piège pendant quelques secondes avant que des molécules du gaz de fond ne leur tombent dessus et ne les frappent comme des boules de billard», explique Ludlow, «et il nous faut donc en tirer un peu plus». Pendant le "temps mort" , pendant qu'ils se comportent ainsi , la fréquence laser peut varier légèrement. L'effet de ces variations aléatoires peut être mesuré en moyenne pendant plusieurs heures, mais cela reste expérimentalement encombrant.
Les chercheurs ont tenté de minimiser le problème en utilisant des lasers à horloge ultra-stables. "Le laser d'horloge est devenu la partie la plus difficile de l'expérience", explique le membre de l'équipe Marco Schioppo, qui est maintenant à Heinrich Heine Université de Düsseldorf en Allemagne. "La cavité laser doit être aussi isolée que possible de l'environnement, à la fois thermiquement et vibrationnellement. Le laser d'horloge est certainement le seul équipement, qu’il soit extrêmement difficile de déplacer n'importe où.
Schioppo, Ludlow et ses collègues ont maintenant produit une horloge contenant deux ensembles atomiques piégés - essentiellement un chronométreur comprenant deux horloges optiques. Alors qu'un piège est rempli et son état atomique préparé et mesuré, le laser est verrouillé à l'autre piège. Cela a été proposé avant, dit Ludlow, mais les chercheurs sont les premiers à le mettre en œuvre avec succès dans une horloge à treillis optique: «Pour pouvoir le faire avec juste deux horloges, vous devez vous assurer que le temps que vous pouvez de manière cohérente Interagir avec les atomes est au moins le même que la quantité de temps mort », explique-t-il. "Pour une longue période , le temps mort serait beaucoup plus grand que le temps de spectroscopie."
La nouvelle horloge atteint une stabilité extrême 10 fois plus rapide que l'horloge 2013 de l'équipe. «Dès que vous améliorez l'instabilité, vous diminuez l'échelle de temps pour vos mesures, et vous êtes vraiment en mesure d'identifier les effets systématiques plus efficacement», explique Schioppo. Les chercheurs suggèrent que, comme le laser est définitivement verrouillé à une cavité ou une autre, un système laser plus simple, plus robuste pourrait également être utilisé.
«Je pense que c'est un grand pas en avant», explique Helen Margolis, spécialiste de l'horloge optique du National Physical Laboratory à Teddington, au Royaume-Uni. Le métrologiste quantique Piet Schmidt de l'Université allemande de Leibniz de Hanovre est d'accord, bien qu'il ajoute que les nombreuses difficultés que les chercheurs ont dû surmonter le laissent se demander si le travail fournit un chemin plausible vers une horloge plus simple ou plus portable: "Vous devez avoir vos deux horloges synchronisées extrêmement finement pour ne pas perdre un cycle de votre laser d'horloge. Si vous pouvez trouver un moyen de produire une source laser plus stable, vous pourriez avoir le même gain pour moins d'efforts, mais cela reste à voir.
La recherche est décrite dans Nature Photonics.
A propos de l'auteur
Tim Wogan est un écrivain scientifique basé au Royaume-Uni
MON COMMENTAIRE / Je ne suis pas spécialiste de la spectroscopie RAMSAY –BORDE ( dite aussi d’adsorption par saturation ) et suggère à mes lecteurs de consulter comme moi sur internet la publication de Nature Photonics ; je comprends que la maitrise de ce « bruit de Dick » soit importante mais je vois mal ce montage expérimental être utilisé par exemple sur le terrain pour « tester la composition interne de notre planète » PHOTO DE L APPAREILLAGE
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Half-quantum vortices spotted in superfluid helium-3 at long last
Des vortex quasi-quantiques sont repérés dans l'hélium-superfluide 3 en longue durée
L'impression d'artistes de vortex semi-quantiques dans l'hélium-superfluide de l'artiste
Spinning around: les vortex semi-quantiques ont été
VuS dans l'hélium-superfluide-3
La première observation des tourbillons semi-quantiques (HQV) dans l'hélium 3 superfluide a été faite par des physiciens de l'Université Aalto en Finlande et de l'Institut P L Kapitza en Russie. Un vortex superfluide est un objet ponctuel autour duquel coule le superfluide. Le débit est quantifié en unités de h / m, où h est la constante de Planck et m la masse des particules constitutives du superfluide. Les HQV peuvent se produire lorsque les particules constitutives sont liées à des paires de particules plus fondamentales. C'est le cas de l'hélium-3 qui, lorsqu'il est refroidi, forme des "paires de Cooper" d'atomes qui se comportent collectivement comme un superfluide qui continuera à couler sans dissiper l'énergie. Les paires de Cooper ont à la fois spin et moment orbital angulaire et les interactions entre ces deux quantités peuvent donner lieu à des HQVs lorsque le superfluide est dans un environnement confiné. Cela a d'abord été prédit en hélium-superfluide-3 en 1976 et a été vu dans plusieurs autres systèmes physiques, y compris les supraconducteurs à haute température, où des paires d'électrons forment des HQV. A ce jour , Samuli Autti et collègues d'Aalto ont confiné l'hélium-superfluide 3 dans un matériau appelé nafen, qui contient une forêt de brins alignés qui sont séparés par environ 35 nm. L'hélium remplit les espaces entre les brins et l'équipe crée des tourbillons en faisant tourner l'échantillon autour de l'axe défini par les brins. Comme ils ne pouvaient pas voir les HQV directement, ils ont utilisé la résonance magnétique nucléaire pour mesurer la rotation par un signal généré par les moments magnétiques des noyaux d'hélium. «À l'avenir, notre découverte permettra d'accéder aux noyaux des vortex semi-quantiques, accueillant des modes Majorana isolés - des particules solitaires exotiques», explique Autti. "La compréhension de ces modes est essentielle pour le progrès du traitement de l'information quantique [et] la construction d'un ordinateur quantique." Le travail est décrit dans Physical Review Letters.
MON COMMENTAIRE /Sans doute , en avez-vous marre de m’entendre pester sur toutes ces éventuelles « merveilles » , étudiées pour cet ordinateur quantique dont on nous rebats les oreilles depuis quelques années ….
A SUIVRE