mardi 2 février 2016

LE MONDE SELON LA PHYSIQUE ( PHYSICS WORLD COM ) JANVIER 2016 2ème PARTIE-1

  
La 2 ème moitié des parutions de  Janvier 2016  est plus productive et montre que les anglo saxons mettent du temps pour évacuer les excès commis pendant les fêtes !
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Un nouveau type de cristal défini en termes de mouvements relatifs de ses  constituants vient d’être   proposé par trois physiciens au Canada. Les chercheurs ont eu l'idée de «cristaux chorégraphiques" en pensant à la meilleure  façon d'utiliser plusieurs satellites pour détecter les ondes gravitationnelles. Ils ont réalisé que les mathématiques décrivant les orbites synchronisées de quatre satellites pouvaient être généralisées pour décrire les mouvements chorégraphiés de lots d'objets. Le trio spécule que ces cristaux pourraient exister dans des matériaux réels et ils ont mis au point un moyen d'identifier de tels systèmes( s ils existent ).


Diagrams showing two different choreographic crystals
Next move: two choreographic crystals
Ce nouveau concept de «cristaux chorégraphiques" a été développé par Latham Boyle, Jun Yong Khoo et Kendrick Smith de l'Institut Perimeter pour la physique théorique (IP) à Waterloo, en Ontario. L'idée a pris forme il y a plusieurs années, lorsque Boyle regardait comment la prochaine mission Laser Interferometer Space Antenna (LISA) va utiliser trois satellites en orbite autour du Soleil pour détecter les ondes gravitationnelles. Les satellites sont placés dans une configuration triangulaire et surveilleront les positions des uns  et des autres à l'aide de faisceaux laser pour détecter de minuscules déplacements dans leurs positions qui viendraient  à  se produire  quand une onde gravitationnelle passe à travers le système solaire-
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MON COMMENTAIRE/ Lors de mes études supérieures  , à   LYON , nous avions un minéralogiste  très éminent , résistant notoire  , puis ministre et enfin  prof   revenu en Facc , HENRI LONGCHAMBON …..Hélas ,la minéralogie  était redevenue une science «  fossile » et manquait à l’époque carrément  de nouvelles méthodes et de moyens  , donc d interet…… Cet article est intéressant en ce qu’il  m’ extrait  de mes connaissances  anciennes ……  Pour les gens de ma génération  un cristal se réduisait   souvent  à une description géométrique précise    d’un empilement statique  avec des localisations  rigides et statiques  d’atomes ou d’ions…. Or les graphiques  que nous proposent  les auteurs montrent toutes les danses possibles   et les tiraillements possibles de ces nouveaux types de ballets …… Bien entendu pour l’application à  la mission   LISA  et l’obtention d’une symétrie optimale   avec  quatre satellites possibles ,  j’estime que ce travail mathématique  est bien trop prématuré   …Et c est BOYLE  qui payera le 4 ème satellite ?
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Hubble Space Telescope image of the "green-pea" galaxy J0925+140
Hot pod: image of the "green-pea" galaxy J0925+1403

Des galaxies naissantes mais  naines  , formant  activement des étoiles ……. Voilà   ce  qui   pourrait  probablement  constituer la raison pour laquelle se produisit  la ré ionisation  de  l'univers, plusieurs centaines de millions d'années après le Big Bang. Telle est la conclusion d'une équipe internationale d'astronomes, qui vient de  détecter des photons d'une galaxie compacte qui ont suffisamment d'énergie pour ioniser l'hydrogène neutre.Cette  découverte des chercheurs améliorerait  notre compréhension de la façon dont nous comprenons  la première génération de galaxies  se re ionisant  après les âges cosmiques " sombres".
La plupart de la matière dans l'univers d'aujourd'hui réside dans  de vastes étendues de gaz diffus qui existent  entre galaxies, ( le milieu intergalactique (IGM). Constitué principalement d'hydrogène, ce gaz a changé à travers l'histoire de l'univers, et  en particulier pendant son enfance. L'univers  du début était si chaud et dense que les protons et les électrons ne pouvaient pas se combiner pour former de l'hydrogène neutre,   tout restait  ionisé. Mais quand l'univers  s’est étendu, il  a refroidi, et quelques 380.000 ans après le Big Bang, des atomes neutres ont  commencé à se former et  l'espace est devenu transparent à la lumière.
Bien que les chercheurs savent que  cette  ré ionisation a eu lieu progressivement à environ 400 millions d'années après le Big Bang, nous ne comprenons toujours pas ce qui a causé cela . Les modèles actuels montreraient qu'il n’ y avait tout simplement pas assez galaxies à ce  moment-là pour   fournir le rayonnement  susceptible de  provoquer une transition de phase universelle. Un autre hic est que les photons et le rayonnement ont  dû  échapper aux galaxies pour ioniser l'IGM. Cependant, ces galaxies à formation d'étoiles étaient si pleines  d'hydrogène neutre qu’une grande partie des photons ionisants,  étaient absorbés ,ce qui signifie que même pour une galaxie apte à  produire beaucoup de rayonnement,  peu s’ échappait  à son emprise.
Bien que les photons de l'époque de ré ionisation  ne puissent   jamais atteindre les télescopes d'aujourd'hui, il pouvait sembler  possible de détecter des photons similaires ,  mais avec des galaxies plus proches provenant  d’un  univers qui  avait environ deux milliards d’années – et  pas 400 millions. Mais même détecter ce rayonnement est difficile, car il est souvent masqué par la lumière d'autres galaxies le long de la  ligne de mire. Aussi, il est difficile de  déceler  si ces galaxies plus proches diffèrent de celles du  début.
Après 20 ans d'efforts, une telle galaxie a maintenant été trouvée  par une équipe dirigée par Trinh Thuan de l'Université de Virginie aux États-Unis. Les chercheurs ont fait les premières observations d'une galaxie naine voisine avec  beaucoup de photons ionisants l'IGM ……… Nommée   J0925 + 1,403,   c’est une «galaxie  petit  pois" - un type rare de galaxie qui apparaît en vert aux  capteurs de lumière et est ronde et compacte, comme un petit pois. Ces galaxies compactes sont suspectées d’  être productrice  active des étoiles, et pourraient accueillir des explosions stellaires  ou des vents assez forts pour éjecter des photons ionisants stellaires massifs.
En utilisant les données du Sloan Digital Sky Survey, les chercheurs ont identifié environ 5000 galaxies compactes émettant un rayonnement UV très intense, et ont  finalement sélectionné cinq galaxies pour observation. En utilisant un spectromètre ultraviolet à bord du télescope spatial Hubble (HST), les chercheurs ont étudié J0925 + 1,403 et trouvé qu'il était un candidat idéal - les raies d'émission de la galaxie ont suggéré que le gaz autour d'elle a été inhabituellement fortement ionisé.
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MON COMMENTAIRE / Je suis très tenté de dire   que ces galaxies de re –ionisation      datant de 300 millions d’années post big bang   sont ou disparues ou si peu visibles      ….et  qu’ elles  n’ont peut-être plus grand-chose à voir avec  celles  âgées de 2 milliards d’années ; donc  que fautes de grives ces astronomes  se sont rabattus pour manger sur  des merles ! Traduisez vous-mêmes ce que les astronomes  du forum en pensent !
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3/RESUME

Underground ring lasers will put general relativity to the test

Jan 20, 2016 12 comments
Subtle twisting of space–time could be seen on Earth for the first time
The GINGERino prototype at LNGS
Frame of reference: the GINGERino prototype at LNGS
Des physiciens ont commencé à travailler sur une nouvelle expérience qui vise à mesurer une prédiction très subtile de la théorie générale de la relativité d'Einstein connue comme l'effet Lense-Thirring. Décrivant la distorsion de l'espace-temps par une masse  en rotation , l'effet a déjà été mesuré par les satellites de la NASA LAGEOS avec une précision de l’ordre  de  10%. Aujourdhui ,l’ expérience  de  gyroscopie  de la relativité générale (GINGER ) va essayer de mesurer l'effet   en   Italie , au  Gran Sasso avec une précision d'environ 1%.
La théorie générale de la relativité d'Einstein dit que le mouvement d'un corps placé dans le champ gravitationnel d'un autre très  gros  objet en rotation , comme la Terre, sera modifié de deux façons. Pour obtenir la précession  ( le    changement graduel d'orientation de l'axe de rotation d'un objet)  totale d'un tel corps, il est nécessaire de combiner la précession qui tient compte de la déformation de l'espace-temps par un corps stable, et de la précession de Lense-Thirring, qui tient compte de la déformation de l'espace-temps d'un corps en rotation

Angela Di Virgilio de l'Institut national de physique nucléaire à Pise et ses collègues de l'Italie envisagent d'utiliser  un instrument extrêmement sensible  , à savoir des gyrolasers  (  je rajoute : Un gyromètre laser ou gyrolaser est un capteur de vitesse angulaire (gyromètre) basé sur l'effet Sagnac et mettant en œuvre un rayon laser. Celui-ci parcourt un circuit optique dans les deux sens, l’interférence des deux rayons va dépendre de la vitesse de rotation de l’ensemble.)        Ce gyro laser mesurera  l'effet légèrement en dessous de la surface de la Terre. Ces dispositifs utilisent des miroirs très réfléchissants pour diriger une paire de faisceaux laser dans des directions opposées autour d'une boucle fixe et très stable. L'anneau fonctionne comme une cavité résonnante pour les deux faisceaux, mais chacun  résonne à une fréquence légèrement différente. Le faisceau qui a tendance à accompagner  la Terre quand elle   tourne, prend légèrement plus de temps pour terminer son voyage que ne le fait le faisceau adverse. Cela signifie qu'il se déplace un peu plus longtemps grâce à la cavité résonante. Parce que les faisceaux  présentent  une gamme  des fréquences, la différence cavité longueur se  traduit en deux fréquences légèrement différentes  et donc  par une série de battements, qui révèlent le taux de rotation de la Terre.
  MON COMMENTAIRE /
 J’ai découvert  , avec cet article les gyrolasers   et d’ailleurs aussi l’effet   LENSE  /THIRRING 
….. Cet article a déclenché un buzz important dans la Revue et un forum que je ne  peux vous traduire …. J’avoue avoir compris  l’ensemble  uniquement par le suivi de la merveilleuse animation de l’article  «  EFFET GEODETIQUE » sur  WIKIPEDIA   et je vous recommande sa consultation
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4 : TRADUCTION TOTALE

Are gravitational waves being 'redshifted' away by the cosmological constant?

Jan 21, 2016 14 comments

Two merging galaxies with black holes at their centres
Two become one: merging galaxies with black holes at their centres
Dark energy may have a measurable effect on future observations made by LISA or the Einstein Telescope
Le cadre théorique qui sous-tend les ondes gravitationnelles peut être remanié pour tenir compte de l'énergie noire et l'accélération de l'expansion de l'univers. Telle est la conclusion de chercheurs aux États-Unis, qui disent que, bien que les ondes gravitationnelles provenant de sources à proximité ne seront pas affectés, les détecteurs de nouvelle génération tels que  ceux  du Laser Interferometer Espace antenne (LISA) et  du  télescope Einstein - qui visent à détecter des ondes gravitationnelles sur  des milliards de années-lumière - peuvent tomber sous le coup de l'expansion de l'univers. Bien que ces télescopes seront toujours  capables  de détecter les ondes gravitationnelles, le signal détecté à partir des ondes les  plus éloignées pourraient être assez différent de ce qui est actuellement prévu, disent les chercheurs.
L'énergie sombre est mieux expliquée par une petite valeur mais positive de la         «  constante cosmologique » ‘(qui décrit la densité d'énergie de l'espace). Il  s agit du  célèbre facteur que Albert Einstein  a voulu écarter  de sa théorie de la relativité générale, quand il a été trouvé en 1929 que l'univers était en expansion. Pendant  les 69  années suivantes , les théoriciens supposaient que la constante cosmologique était égale  à zéro. Cependant, en 1998, il a été découvert que l'expansion de l'univers a été accélérée , entraînée par la mystérieuse énergie sombre, et la constante cosmologique est à nouveau  de retour dans la course.
Parce que la valeur de la constante cosmologique est très faible (10-52 m2), il avait été supposé que cela aurait un effet négligeable sur les descriptions mathématiques des ondes gravitationnelles. Cependant, Abhay Ashtekar et ses collègues de l'Institut de la gravitation et le Cosmos à Penn State University aux Etats-Unis  viennent d’estimer  que cela suffit  pour intervenir  dans les travaux  de nos théories actuelles sur les  ondes gravitationnelle
«Même une valeur  petite  de la constante cosmologique jette une ombre sur la théorie des ondes gravitationnelles», dit Ashtekar. Il a dit  à Physicsworld.com que «la théorie actuelle, prévue il ya 50 ans par Hermann Bondi, Rainer Sachs et Roger Penrose, rendait  cette utilisation de l'hypothèse (que la constante cosmologique  est égale  à zéro)   telle  que tout l’ensemble  doit maintenant être reconstruit, à partir de ses fondations. "
Ashtekar et l'équipe ont déjà commencé ce processus, à savoir  dériver une nouvelle généralisation pour la  célèbre formule d'Einstein quadripolaire, qui décrit la vitesse à laquelle les ondes gravitationnelles emportent l'énergie à partir d'un système impliquant deux( ou plus )objets massifs, comme un trou noir binaire. La fusion de deux trous noirs en un seul peut donner le trou noir combiné tel qu’ un «coup unidirectionnel » - le travail de l'équipe sur la modification de la formule quadripolaire décrit une version plus précise de ces  phénomènes

Cependant, la reconstruction du cadre théorique globale des ondes gravitationnelles développé par Bondi, Sachs et Penrose dans les années 1960 est un défi beaucoup plus grand. "Pour une constante cosmologique supérieure à zéro, nous ne savons pas encore ce que signifient des ondes gravitationnelles en relativité générale complète, et nous  n’avons  pas d’expressions pour l'énergie et le moment cinétique qu'elles  portent», dit Ashtekar.

Selon le trio de Penn State, l'effet de la constante cosmologique est  cumulatif  - plus  l'objet d'une onde gravitationnelle émetteur   est lointain, plus l'espace que les ondes gravitationnelles ont à traverser pour nous atteindre  est élargi, et donc plus l'effet de la constante cosmologique agit fort .
La génération actuelle des détecteurs au sol, comme ADVANCED LIGO, ne peut détecter  QUE les ondes gravitationnelles provenant d'objets jusqu'à environ 800 millions d'années-lumière - selon Ashtekar, cela n’est pas assez  loin pour la constante cosmologique pour avoir un effet notable. Cependant, LISA et le télescope Einstein devraient être en mesure de détecter les ondes gravitationnelles de l'autre côté de l'univers visible, et les modèles mathématiques pour ces signaux devront alors être  revisités
«Je suis intrigué par l'affirmation selon laquelle il pourrait y avoir des conséquences mesurables pour les sources de longueurs d'onde très éloignées  que les détecteurs futurs pourraient sonder ," dit Martin Hendry, à l'Université de Glasgow, qui n'a pas été impliqué dans le travail Penn. Il est d'accord avec la conclusion de l'équipe  , à savoir que les détecteurs actuels  pour  regarder des sources proches ne seront pas affectés par la constante cosmologique.

B S Sathyaprakash à l'Université de Cardiff, qui n ‘ a également pas été impliqué dans le travail actuel, suggère que "les signaux  d’ondes gravitationnelles que nous détecterons à  des distances cosmologiques pourraient porter la signature de l'énergie sombre", et pourraien t être utilisé pour sonder. "Il sera très intéressant de voir comment nos signaux sont modifiés par l'inclusion des corrections prévues par le travail [de Ashtekar], et  c’ est ce que nous sommes impatients de faire dans les années à venir."
 LISA et le télescope Einstein ne seront pas opérationnels avant les années 2030, donnant  aux théoriciens la chance de retravailler les équations. Ashtekar dit qu'il est "maintenant clair que la raison du problème était restée ouverte longtemps  ainsi parce que l'inclusion d'une constante cosmologique, même minime, requiert un changement profond dans la structure conceptuelle de base et dans  les techniques mathématiques nécessaires pour décrire les ondes gravitationnelles en  relativité générale  totale ".
La recherche doit être publié dans Physical Review Letters.
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