jeudi 31 mars 2016

Le Pouvoir de l 'Imaginaire 457 ( la Physique linéaire)

  
-«  En quoi  PAPY  as-tu besoin de me parler de physique «  non linéaire »  à propos de ton incertitude de  l’influence du cycle de l’eau sur le climat ???Et d’abord de quoi s’agit-il ?
-« Je dirais pour commencer PIERRE  que la Physique est la science que nous essayons de bâtir pour expliquer   les phénomènes perçus par nos sens …..Et l’une des solutions possibles est souvent de tenter de les reproduire …..    Pour y arriver  , nous cherchons  souvent  à  créer  les éléments  d’une  modélisation du  phénomène qui nous intéresse …..
-«  Et bien entendu  PAPY  , ( tel un magicien de l’imaginaire )   tu vas commencer par sortir de ton chapeau  encore une fois tes mathématiques ! Pas vrai ???
-« Non ! Ne commence pas par te moquer PIERRE  !Il va d’abord falloir  que nous rassemblions  des observations  …..Et suivant le type de phénomène  elles pourront , ces observations ,  soit concerner nos mesures  des rapports entre  diverses actions sur le Monde réel  et leurs  effets respectifs  , soit  le suivi à des intervalles de temps identiques   du déroulement de ce phénomène ….Soit des  deux bien en tendu
-« Sacré coquin de  PAPY   qui emploie les mots  les plus simples  pour ne pas me faire peur !….. Allez dévoile les moi donc  tes maths et  tes  équations que tu tentes de cacher !
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-« Bon ! Je me démasque PIERRE ! Il existe en PHYSIQUE  un cadre unificateur pour décrire les systèmes    et qui les partage entre  système STATIQUE et   système DYNAMIQUE …Chacune des parties  faisant appel, c’est vrai, à des mathématiques appliquées…..On appelle alors  système dynamique un système dont l’évolution temporelle peut être décrite par l’équation (très générale) :y= f(xi ) avec  x1 (t ) etc …XN (t)
Connaissant l’état initial du système, on peut donc prédire son  évolution future en tout instant. Un tel système est donc parfaitement déterministe ….Et alors  nous dirons que pour    tout système linéaire, l’amplification de la cause impliquera  une amplification  proportionnelle de l’effet…….
-« Arrête PAPY ?!  C’est déjà trop compliqué  ! Donne des exemples  concrets , bon sang !
-«  D’accord ! D’accord ! Supposons  ,comme sur  mon joli petit dessin ,  qu’un petit mobile   M commandé  par programme  parte du point Nord  du cercle  de rayon R et de centre  O     , à l’instant T=0  , avec  deux  astreintes ,1 :l’obligation de  décaler la direction MO de 6 degrés d’angle par minute  et 2 :de revenir  60  minutes plus tard  exactement  au centre O de ce cercle….peux-tu me tracer  PIERRE   sa trajectoire exacte ?
-«  Oui PAPY ! Mais à condition que tu me dises  si OM va infléchir sa course dans le sens des aiguilles d’une montre ou  dans le sens inverse !!!!
-«   Prenons par exemple  le sens INVERSE !
-« Alors regarde   PAPY   la  belle courbe de l’escargot rouge  que j’ai tracée, est-elle exacte ?
-«  Oui ! Mais  comment arrives-tu à ce résultat ?
-« A la moitié du temps (  à 30 minutes )  , le mobile devra se trouver  déjà  exactement au Sud   et à mi-chemin du rayon du cercle …
-« Parfait, mais c’est trop facile !donne-moi l’équation de la trajectoire !
-«  Euh …Là tu me pièges   PAPY   .Je suppose qu’ il faut utiliser les coordonnées cartésiennes 2 D  en x,y……
-«  C’est la version compliquée  PIERRE  que tu vas prendre   ….. Alors que si tu travaillais en cordonnées polaires  la valeur de  ton rayon vecteur ρ (OM)  dépendrait  de  la valeur de ton angle  et ce dernier  dépendrait du temps ; tu aurais ainsi une application polaire paramétrique   bien plus pratique…….. que te laisse le soin de trouver ! Et tu constateras que son équation de vitesse  es t intéressante !

Image (16).jpg
-«  Oh PAPY C’EST DU TRAVAIL BETE ET MECHANT POUR UNE MACHINE A CALCULER  CA !  Et la physique non linéaire la dedans ?????

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 A SUIVRE


mercredi 30 mars 2016

Le Pouvoir de l Imaginaire ( n° 456) : Retour à l age des cavernes dans quelques siècles...?

  


Désirant reprendre pied  sur un territoire moins technique que les soucis de EDF/ASN  et un peu moins scientifique que les découvertes mensuelles du « LE MONDE SELON  LA PHYSIQUE »  , j’invite à la maison  , PIERRE ,mon petit-fils ,( en stage de 2 ème année  INSEEC /W&SI), actuellement à Paris ….
-« Que t’arrive-t-il  PAPY ?
-« J’ai des  choses à te montrer et d’autres à apprendre de toi ; peux-tu passer ?
-« Pas de problèmes ! J’arrive !
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-« Je suis dépressif ,  PIERRE   ….Mais c’est un état fréquent chez moi  , tu le sais et tu en connais les raisons  …C’est pourquoi je cherche dans les actualités de la Science un échappatoire ..Et en faire une   modeste vulgarisation  en blogosphère   m’aide à donner encore un peu de sens  à ce qui me reste de vie ..aprés 2 épisodes d' AVC !
-«  Je voudrais mon  PAPY    pouvoir à ton âge être encore aussi actif que toi  , mais est-ce possible ???Quant à tes craintes, je me sens encore plus concerné que toi ….  Comment puis-je  échapper à tout ce que tu nous prophétises    de terrible, à nous les jeunes ….. Les temps qui se profilent devant  nous  ( dis-tu)ne vont   ressembler  en rien à  ce que nous avons su de notre passé     d’HOMO soit disant Sapiens : le climat était à peu près stable depuis  il y a dix mille ans en gros……Tu me parles   souvent de  ce changement climatique induit par les hommes, brulant  presque « à marches forcées »  les ressources fossiles de la planète  ……. Et tu me dis que ce climat stable , il va de plus en plus cesser de l’être, stable  , ne serait-ce qu’avec cette impossibilité où nous nous trouvons de modérer les appétits de consommation et de puissance de notre espèce animale ! ….Tu me dis que tu ne sais pas   comment agir  sur l’esprit humain pour modifier   cet appétit de jouissance …..Comment apprendre  alors à ton petit fils à ne plus espérer  dans le PROGRES  et à des ressources terrestres inépuisables…..  Et surtout  à  se priver du niveau de vie que son père  et son  grand père lui ont fait connaitre….. ?
-« D’autant  PIERRE  que le temps est aussi passé pour les hommes   de se rabattre, sur  une religion , sur une  foi , sur une idéologie conciliable avec   une vie d’économie , de restriction  , de  sobriété   ,voire d’ascétisme  ,mais solidaire ….. La spiritualité humaine  actuelle est délabrée  au point  d’exalter au contraire  la différence  , l individualisme , le consumérisme , le changement à tout prix !…..
-« Mais puisque tu as un collègue d’école   et de CEA , JEAN JOUZEL   , qui a ramassé tout un tas d’honneurs  avec le GIEC   à caractériser ces changements-là , peux-tu au moins le joindre pour nous cerner  les dates des surprises climatiques et environnementales qui vont nous tomber dessus ??? Je ne veux me faire ni hermite  , ni moine ….Et pas davantage retourner à notre caverne  éclairée au feu de bois  , à me geler sous les peaux d’ours du zoo ! ( cf ton dessin !)
-«  Je crois qu’ il devient  bon  PIERRE , que je te fasses  quelques topos  pour t’expliquer pourquoi  je n’ y vois pas clair actuellement  sur quelques mécanismes de physique précis …… ET QUI SONT PRIMORDIAUX  DANS CES PREVISIONS…….
-«  Mais de quoi veux-tu parler  PAPY ? Dans quelle aventure  vas-tu encore  me lancer ??
-«  DES INCERTITUDES SUBSISTANT SUR LE CYCLE DE L’EAU  TERRESTRE ….. ET LE CYCLE DE H2O EST BEAUCOUP PLUS COMPLEXE QUE CELUI  DU CO2…… JE TE PARLERAI POUR COMMENCER D’AILLEURS DE LA PHYSIQUE NON LINEAIRE …………
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" avec ma traduc perso :" RAHAN ?!  Quand est ce que tu vas finir   à perdre ton temps  avec cette science fiction stupide   et revenir un peu à la réalité!!!"

mardi 29 mars 2016

Le Monde selon la physique ( PHYSICS WORLD Mars 2016 fin )

  
13 : L ‘Origami-inspire des formes et des changements sur commande

Origami-inspired metamaterial changes shape and stiffness on command

Structure could have a range of applications, from architecture to medicine
"Une maison qui pourrait tenir dans un sac à dos ou un mur qui pourrait devenir une fenêtre grâce à la chiquenaude d'un interrupteur" !!!! Ceux  ne sont que deux objets fantastiques qui pourraient être faits à partir d'un nouveau métamatériau auto-pliable - selon ses inventeurs à l'Université de Harvard . Inspiré par l'origami, le matériel va apparaître et se  rabattre sur commande, et pourra changer à la fois sa forme et sa rigidité. D'autres applications possibles pour le nouveau matériel comprennent des toits rétractables et les implants médicaux.
Le métamatériau a été développé par une équipe dirigée par Katia Bertoldi, James Weaver et Chuck Hoberman. Il a été inspiré par la  "snapology", qui est un type d’origami qui utilise des unités modulaires de papier plié pour créer des objets plus grands. Dans la nouvelle approche, chaque cellule unitaire est un losange extrudé qui a des poches d'air gonflables le long de trois de ses bords (voir la vidéo sur le site anglais ). Quand une poche d'air est mis en pression ,  un bord de la cellule unitaire  tente de se de plier à plat. En mettant sous pression les différentes combinaisons de poches, la forme de la cellule unitaire elle-même peut être modifiée.
Pour créer son métamatériau, l'équipe combine  64 cellules unitaires (chacun d'environ 4 cm de diamètre) pour faire une grande structure cubique. Le contrôle de la forme de la structure a été obtenu en divisant les poches d'air en trois sous-ensembles. Les  poches dans un sous-ensemble sont reliées entre elles  de sorte qu'elles puissent être activés en utilisant la même source d'air comprimé.
Il fonctionne à partir l'échelle nanométrique jusqu’à l'échelle métrique, et pourrait être utilisé pour faire quoi que ce soit à partir de stents chirurgicaux jusqu’ aux dômes de pop-up portables pour les secours en cas de catastrophe
Une caractéristique importante de  ce métamatériau est que sa rigidité change tandis qu’ il change de forme. Par conséquent, le même métamatériau pourrait avoir un certain nombre d'utilisations différentes. Alors que l'air comprimé est utilisé pour activer leur métamatériau, les chercheurs affirment que les systèmes thermiques, électriques et hydrauliques pourraient également être utilisés. Weaver ajoute que le système de contrôle pourrait être intégré dans le métamatériau, qui pourrait conduire à la création de «structures transformables facilement déployables».
"Ce système structurel a des implications fascinantes pour l'architecture dynamique, y compris des abris portables, des  façades adaptatifs et des  toits rétractables," dit Hoberman. "Alors que les approches actuelles de ces applications reposent sur la mécanique standard, cette technologie offre des avantages uniques tels que la façon dont elle  intègre la surface et de la structure, sa simplicité inhérente à la fabrication, et sa capacité à se plier à plat
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Mon commentaire : il est bon que je rappelle qu il s’agit de polyéthylène téréphtalate  déplié  ( donc combustible )
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14 : Le CERN  ne confirme pas la découverte d’un tetraquark

CERN fails to confirm Fermilab tetraquark discovery

X(5568) does not appear in proton–proton collisions at LHCb
Une analyse préliminaire des données prises par la collaboration LHCb au CERN laboratoire physique des  particules jette un doute sur la demande récente des physiciens sur l'expérience D0 à Fermilab aux États-Unis qu'ils auraient découvert une particule exotique contenant quatre quarks. Surnommé X (5568), le tétraquark était censé contenir quarks "up" et "bottom", ainsi que antiquarks down et "étranges". Les quarks normalement  se regroupent par paires pour former  desmésons ou par  trois pour  faire  des baryons.
La nouvelle particule a une masse de 5568 MeV / c2 et a été trouvée dans les données sur les collisions proton-antiproton prises sur neuf ans par D0, qui a couru sur le collisionneur Tevatron maintenant défunt. Dans un document soumis à Physical Review Letters et affiché sur le serveur arXiv en Février, la collaboration D0 a identifié le tétraquark avec une signification statistique de 5.1σ. Qui est supérieure à la 5σ qui est normalement requise pour une découverte en physique des particules.
Plutôt que de repérer  X (5568) particule elle-même, cependant, les physiciens D0  ont identifiés  des paires de mésons B et des mésons pi qui sont créés lorsque X (5568) se désintègre. Ils ont repéré un excès de 133 de ces paires au-dessus du niveau de fond attendu. Chaque paire avait une énergie totale d'environ 5,568 MeV, ce qui correspond à la masse de  ce  tétraquark supposé
Comme X (5568) devrait également être produit dans les collisions proton-proton sur le Grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN. L'expérience LHCb - qui est conçue pour détecter les mésons B – était  dans une position idéale pour étudier ce  nouveau  tétraquark. Malheureusement, cependant, les physiciens travaillant sur LHCb n’ont trouvé aucune preuve pour X (5568), en dépit d'avoir analysé 20 fois plus d'événements BS mésoniques que l'avait fait l'équipe D0.Les tétraquark sont d'un grand intérêt pour les physiciens des particules . La théorie de la force forte - chromodynamique quantique (QCD) - permet à d'autres types de baryons exotiques avec quatre quarks (un tétraquark) ou cinq quarks (un pentaquark). Mais faire des calculs en utilisant  la QCD est extrêmement difficile, donc on ne sait si  les configurations de tétraquark ou pentaquark sont possibles.
X (5568) est particulièrement intéressante car elle contient quatre saveurs distinctes de quark et antiquark. Ceci est différent de tous les autres tétraquark et pentaquarks connus, qui contiennent tous une paire quark / antiquark de charme. Cela a conduit certains physiciens à spéculer que charmonium - un état lié d'un quark charme et antiquark - crée un «noyau» autour duquel tétraquark et pentaquarks peuvent se former.
L'analyse LHCb est décrite dans une note de la conférence sur le site web du CE
MON COMMENTAIRE /Le Fermilab est-il a ce point pressé de tout avoir découvert avant le  CERN ?voilà un exemple ou la statistique à 5 écarts types n’a pas été confirmée !
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15

Medical imaging could benefit from new X-ray detector

Boost in sensitivity could reduce radiation exposure during CT scans
  DE MEILLEURS DETECTEURS DE RAYONS X 

Un nouveau détecteur très sensible de rayons x  qui pourrait être utilisé pour l'imagerie médicale a été construit par des chercheurs aux États-Unis, les Pays-Bas et en Chine. Les chercheurs prévoient que le détecteur permettra  des images à rayons X prises  en utilisant des doses plus faibles de rayonnements ionisants, et les risques de cancer donc plus petits pour le patient et le personnel
Les rayons X sont extrêmement utiles pour le diagnostic médical et le suivi du traitement, car ils sont très pénétrants, en passant à travers la peau et des tissus mous pour révéler les os et les tissus profonds. Cependant, les rayons X passent facilement à travers les matériaux utilisés dans les détecteurs, ce qui rend ces dispositifs inefficaces. En conséquence, les protocoles de diagnostic sophistiqués tels que  les positons calculés- (TDM) impliquent des doses relativement élevées de rayons X pour acquérir des images de haute qualité - et ces doses comportent un risque de cancer connu. La réduction de la dose de rayonnement en développant détecteurs de rayons X plus sensibles est donc un domaine très actif de recherche en physique médicale.
Quand un photon de rayons X passe à travers un détecteur à base de semi-conducteurs, il génère des paires électron-trou. Une tension appliquée à travers le volume de détection provoque des électrons et des trous positifs qui se déplacent dans des directions opposées. En mesurant le courant résultant, on peut calculer l'intensité du rayonnement frappant le détecteur. Les modernes détecteurs de rayons X utilisent normalement le sélénium amorphe en tant que matériau de détection. Jinsong Huang de l'Université de Nebraska-Lincoln dit que  de tels dispositifs sont faciles à fabriquer à grande échelle et à intégrer dans les circuits de silicium, mais que  leur sensibilité est limitée par l’ absorbance relativement faible des rayons X  par du sélénium
L'absorption des rayons X d'un atome est proportionnelle à la quatrième puissance de son numéro atomique (Z). Par conséquent, les minéraux à  pérovskite contenant le plomb  (Z = 82) sont extrêmement bons absorbeurs. En 2015, Wolfgang Heiss de l'Université Johannes Kepler de Linz et ses collègues a dévoilé un détecteur de rayons X basé sur un film mince de perovskite  en solution.. Malheureusement, les films les plus épais qu'ils  pouvaient produire étaient seulement  de 60 um d'épaisseur - trop mince pour arrêter les rayons X à haute énergie utilisés en imagerie médicale. En outre, ces films ont été poly cristallins, ce qui signifie que les électrons et les trous avaient tendance à se recombiner aux joints de grains. Dans la même année, cependant, plusieurs groupes de recherche ont développé des techniques pour produire des films en  pérovskite minces monocristal lins en  solution.
Dans cette dernière recherche, Huang et ses collègues ont utilisé une version modifiée d'une telle technique pour produire des  détecteurs monocristallin à rayons X  de 2-3 mm d'épaisseur  en pérovskite  tribromure méthylammonium de plomb. Ceux-ci ont  la durée de vie et  mobilités de charge beaucoup plus élevées que les matériaux précédents, ce qui permet aux électrons et des trous  de s’ extraire avec seulement une 100ème de la tension appliquée. Cette propriété est importante parce que l'augmentation de la tension augmente également le «courant d'obscurité", qui contamine le signal.
Les chercheurs disent que leurs nouveaux détecteurs sont quatre fois plus sensibles que les détecteurs de sélénium amorphe, et sont donc en mesure de détecter les signaux de rayons X les plus faibles. Cependant, Huang explique que le détecteur ne suffit pas encore pour l'imagerie médicale, car les applications pratiques nécessitent un réseau de détecteurs plutôt qu’ un seul appareil.
Heiss convient que la technologie doit être étendue à partir d'un seul détecteur à au moins un réseau linéaire de détecteurs avant qu'il soit approprié pour des applications médicales. Heiss, qui n'a pas été impliqué dans la recherche, ajoute que la physique des semi-conducteurs fait par l'équipe de Huang est «significative». Les durées de vie et mobilités des porteurs de charge, dit-il, sont comparables à celles des cristaux semi-conducteurs traditionnels cultivés par des méthodes beaucoup plus délicates et laborieuses. «Ils reçoivent la même qualité, mais d'une manière beaucoup plus facile», dit-il, " ce qui je pense est quelque chose d'étonnant." Il  réserve le jugement, cependant, sur le potentiel médical.
 Mon commentaire : le développement de l emploi des rayons x dans notre médecine doit nous astreindre à diminuer un maximum  les doses qu’on nous inflige !
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12 :BOB ET ALICE VERIFIENT LEURS EMPREINTES DIGITALES

Alice and Bob have their quantum fingerprints checked

Files can be matched up more efficiently using quantum mechanics

La superposition quantique a été utilisée pour comparer les données de deux sources différentes de manière plus efficace que ce qui est possible, même en principe, sur un ordinateur classique. Le schéma est appelé «fingerprinting quantique» et a été démontrée par des physiciens en Chine. Il pourrait finalement conduire à de meilleurs circuits intégrés à grande échelle et à  une communication plus économes en énergie.
 Ce fingerprinting offre un moyen de réduire la quantité d'informations qui sont transférées entre les ordinateurs physiquement séparés qui travaillent ensemble pour résoudre un problème. Elle implique deux personnes - Alice et Bob - chacun envoie un fichier contenant n bits de données à un arbitre tiers, dont la tâche est de juger si oui ou non les deux fichiers sont identiques. Un exemple pratique pourrait être un système de sécurité qui compare les empreintes digitales d'une personne à une image numérique.
En projet théoriquement en 2001, les empreintes digitales quantique peuvent  faire une comparaison d'une manière exponentielle plus efficace qu’ en utilisant des ordinateurs classiques. Alors que la seule façon d'assurer une comparaison complète consiste à envoyer les deux fichiers dans leur intégralité, il apparaît qu’une  comparaison raisonnablement précise peut être obtenue en envoyant simplement la racine carrée du nombre de bits.
La mécanique quantique permet des comparaisons avec encore moins de données parce qu'un bit quantique (qubit) d’information peut exister non seulement comme un zéro ou un un, mais, au moins en principe, aussi dans un nombre infini d'états intermédiaires. La grande augmentation du nombre de combinaisons possibles des états pour un nombre donné signifie que le nombre de bits physiques qui doivent être transmis  se jauge  logarithmiquement avec le nombre de bits dans les deux fichiers. En tant que telle , les empreintes digitales quantiques permettent une réduction exponentielle des taux de transmission de données sur des algorithmes classiques.

La proposition originale pour les empreintes digitales quantiques a entrainé l usage  de  log n qubits très intriqués …..Ce que Norbert Lütkenhaus de l'Université de Waterloo au Canada dit etre encore beaucoup plus que  les  qubits qui  peuvent  être mis en œuvre en utilisant la technologie d'aujourd'hui. En 2014, lui et Juan Miguel Arrazola, maintenant à l'Université nationale de Singapour, a dévoilé un plan plus pratique. Cela implique  que  Alice et Bob codent pour les n bits dans la phase optique d'une série de lasers pulsés  puis  ces impulsions vers un diviseur de faisceau (l'arbitre). Les paires d'impulsions arrivent au niveau du diviseur de faisceau une à la fois - si les deux impulsions ont la même phase ils font  sortie sur un port, alors qu’avec des phases opposées ,ils vont  quitter à partir d'un deuxième port. De cette manière, les deux dossiers sont jugées identiques s'il n'y a pas de signal au niveau du second port.
La montée en puissance de l'efficacité est due au fait que chaque impulsion peut être réalisée à partir d'une petite fraction d'un seul photon. Cela signifie que, en moyenne, sue  les impulsions contiennent moins d'un photon,  ce qui est obtenu en atténuant la lumière laser. Cela signifie  que les  impulsions peuvent être codées en utilisant simplement log n photons. Comme Lütkenhaus  le souligne, le nombre de photons ne peut être arbitrairement petit, car il doit y avoir une chance raisonnable qu'un photon soit détecté lorsque les phases sont différentes, par l'arbitre pour obtenir la bonne réponse: que les fichiers sont ou ne sont pas identiques . «Le régime nous donne un résultat asymptotiquement exact," dit-il. "
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 Mon commentaire : j ignore si ce travail  a une application actuelle possible    car il me semble trop lié a la communication codée quatique intriquée  …..Et c est du labo pas de l industrie !!!
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13/ LA CONTREBANDE NUCLEAIRE PEUT ETRE CIBLEEPAR DES IOMPULSIONS LASERS


Nuclear contraband could be spotted using laser pulses

New technique can detect radioactive material at distances of a few hundred metres

Une nouvelle technique qui utilise des impulsions laser pour détecter les matières radioactives cachées a été proposée par les physiciens de l'Université du Maryland aux États-Unis. Ellel fonctionne en repérant les molécules d'oxygène ionisés créées par rayonnement gamma et utilise des lasers relativement bon marché. La technique est  en train d'être testé sur le terrain et pourrait être utilisée pour la détection à distance des matériaux utilisés pour créer des «bombes sales», qui combinent des explosifs conventionnels avec des matières radioactives.
Bien que  strictement contrôlées, les matières radioactives sont utilisées en routine dans les hôpitaux et pour les applications industrielles d'imagerie telles que les tests  de soudures. Des terroristes pourraient donc, en principe, mettre la main sur les ingrédients pour faire une bombe sale. Alors que l'explosion classique à partir d'une telle bombe est susceptible d'être plus mortelle que la contamination radioactive résultante,  des bombes sales pourraient contaminer de grandes surfaces, et conduire à la panique et des opérations de nettoyage coûteuses.
Les services de sécurité sont donc désireux de développer des moyens de détection de matières radioactives de contrebande, sans avoir à etre  si près d'un objet suspect et présenter un risque pour la santé du personnel. Un moyen de détection de contrebande nucléaire consiste à mesurer directement le rayonnement qu'il émet à l'aide d'un compteur Geiger ou un autre détecteur de rayonnement. Cela n’est souvent pas pratique, cependant, car  nécessite une  position  relativement proche d'un objet suspect
Une autre approche consiste à mesurer l'effet du rayonnement émis sur le milieu environnant, idéalement à partir de plusieurs centaines de mètres. Dans le cas des émetteurs de rayons gamma, tels que le cobalt 60 et des isotopes du polonium, du rayonnement émis entre en collision avec les molécules d'air créant une cascade de beaucoup d'électrons de faible énergie. Certains de ces électrons vont alors se fixer sur les molécules d'oxygène dans l'air, créant ainsi des ions négatifs. Phillip Sprangle et ses collègues dans le Maryland ont travaillé sur un moyen de détecter la présence de ces ions à l'aide de deux lasers. Leur technique consiste à tirer un faisceau laser de faible intensité à l'air ambiant d'une source radioactive, ce qui augmente le nombre d'ions négatifs créés par les rayons gamma. Une impulsion laser de haute intensité est ensuite tirée à la même région pour créer une panne électrique d’ avalanche - essentiellement une étincelle qui se forme dans l'air. Une fois que l'étincelle a  été entièrement formée, l'air agit comme un miroir, ce qui renvoie  l'impulsion laser vers un détecteur.
Sachant quand l'impulsion est déclenchée et quand elle est réfléchi donne le temps nécessaire pour que l'étincelle se forme. Ce temps peut alors être liée au nombre de molécules d'oxygène ionisé par la source radioactive - et la force de la source elle-même. Ainsi, en comparant les temps de formation d'étincelles dans deux régions différentes, la technique peut déterminer s'il y a plus d'un matériau radioactif dans une région que dans une autre.
L'équipe a calculé que sa technique pourrait être utilisée pour détecter 10 mg de cobalt-60 à une distance de plusieurs centaines de mètres. Cela pourrait être fait en braquant les lasers dans une région d'environ 0,5 m de la matière radioactive. Sprangle souligne que 10 mg est une quantité beaucoup plus faible de matériau que celui qui serait utilisé dans une bombe sale efficace.
Bien que d'autres techniques aient été proposées pour mesurer un claquage électrique à proximité des sources radioactives, elles ont  présenté des difficultés.L’une  utilise un rayonnement térahertz, qui est difficile à créer et à détecter, tandis que l'autre implique un laser infrarouge à haute puissance qui doit être tiré à travers la région d'intérêt, puis sur  un détecteur derrière la cible. "Nous croyons que notre concept est bien plus immédiatement pratique, car il repose sur une technologie bien développée, et aussi ne nécessite pas que  le détecteur soit situé en face de la cible à partir de la source laser," Sprangle dit  à physicsworld.com.
Il souligne, cependant, que la technique ne convient pas pour la détection de tous les types de matières radioactives. «Notre technique aurait de la difficulté à détecter les émetteurs de particules chargées, carles particules émises ont généralement de très courtes distances par rapport à des émetteurs gamma tels que le cobalt-60, de sorte qu'ils ne causent des niveaux élevés d'ions que  très proches de la source radioactive."
La technique est actuellement testé à l'Université du Maryland et est décrit dans Physics of Plasmas.
A propos de l'auteur
Hamish Johnston est rédacteur en chef de la médecine
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MON COMMENTAIRE/Alors c est uniquement valables pour des mpétallurgistes soudeurs assez pagailleux pour avoir oublié leur source de  gamma sur leurs chantiers! Foutaises ????

vendredi 25 mars 2016

Le Monde selon la physique ( PHYSICS WORLD MARS 2016 ) 2ème partie

  
6 :

Fermionic microscope watches individual atoms in transition

Ultracold lithium atoms imaged with single-site and single-particle resolution
 RESUME  : Un microscope fermioniques montre des atomes individuels  en  transition

Des chercheurs aux États-Unis ont pris des images d'atomes individuels dans un gaz de fermions ultrafroids  pour décrire le passage d'une phase métallique conductrice  à un isolant de bande, puis à un isolant de Mott. Cette étude est la première réalisée sur une telle transition dans un gaz de fermions avec un seul site et  la résolution d’une particule. Bien que ces expériences soient régulièrement effectuées en utilisant des atomes ultrafroids bosoniques, faire la même chose avec des  fermions est plus difficile, car ils sont difficiles à refroidir.
Un microscope fermionique permet aux  physiciens quantiques de se plonger dans les subtilités de la façon dont les interactions fortes entre fermions conduisent à des systèmes multiples de corps quantiques complexes tels que les liquides de spin et les supraconducteurs  à d-ondes.  Daniel Greif, Markus Greiner et d'autres collègues de l'Université de Harvard aux États-Unis ont créé leur propre microscope fermionique  en utilisant des  atomes ultrafroids  de lithium-6 qui sont piégés dans un réseau optique 2D. Ils l’ont ensuite utilisé pour prendre des images des atomes quand  le système fait la transition d'une phase métallique à un isolant de bande, puis à une phase Mott isolante
Lorsque l'énergie d'interaction du gaz est faible par rapport à l'énergie cinétique, les atomes sont en grande partie libres de se déplacer, même si deux fermions occupent le même site du réseau avec des  spins différents. Mais, comme l'énergie d'interaction entre les atomes est augmentée pour provoquer une plus grande répulsion entre les atomes - qui limitent la capacité des atomes de sauter entre les sites du réseau - les transitions de phase se produisent.
Les mesures sont décrites dans Science
MON COMMENTAIRE : Je n’ai pas trouvé assez pédagogique l’article de PHYSICS WORLD ….Et voulant me référer a l’article de SCIENCE  Je suis tombé soit sur l’obligation d’aller à  SACLAY/GRANDE DOC  soit acheter la revue ! Disposer des atomes de lithium 6 et les représenter  en réseau très froid  2d  me semble mieux expliqué par la photo ….Très schématiquement  c’est en physique du solide, la théorie des bandes qui permet de  modéliser les valeurs d'énergie que peuvent prendre les électrons d'un solide à l'intérieur de celui-ci. Selon la façon dont ces bandes sont réparties, il est possible d'expliquer  les différences de comportement électrique entre un isolant, un semi-conducteur et un conducteur.Dans la bande  de valence les niveaux sont remplis ; dans celle de conduction ils ne le sont pas ….L'occupation des différents états d'énergie par les électrons suit la distribution de Fermi-Dirac. Il existe une énergie caractéristique, le niveau de Fermi, qui fixe, lorsque le matériau est à une température de zéro kelvin, le niveau d'énergie jusqu'où on trouve les électrons, c'est-à-dire le niveau d'énergie du plus haut niveau occupé.Les isolants de MOTT dont il est question ici sont des matériaux qui devraient être conducteurs dans le cadre de la théorie des bandes , mais qui se comportent comme des isolants. Pour expliquer cet effet, il faut avoir recours aux effets d'interactions entre les électrons  et au nombre de sites possibles etc. ASGHAR n’est pas  très d’accord avec les interprétations des auteurs  ( voir le forum anglais)  
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Einstein meets the dark sector in a new numerical code that simulates the universe

Computer program applies general relativity on a huge scale

TRADUCTION :

Un code numérique puissant qui utilise la théorie générale de la relativité d'Einstein pour décrire comment les structures à grande échelle se forment dans l'univers  vient d’être proposé par des physiciens en Suisse et en Afrique du Sud. Le programme promet d'aider les chercheurs à mieux intégrer la matière noire et l'énergie sombre dans d'énormes simulations informatiques surla façon dont l'univers a évolué au fil du temps.
Aux échelles des plus grandes distances , la dynamique de l'univers est dominée par la gravité. Sa force  lie les  galaxies ensemble en grappes géantes et, à son tour, maintient ces grappes serrées à portée d'immenses halos de matière noire. Le modèle dit  (MDP) «matière noire froide" suppose que la matière noire est composé de particules à mouvements lents. Cela signifie que la physique newtonienne non relativiste devrait se révéler suffisante pour décrire les effets de la gravité sur l'ensemble de la structure à grande échelle dans l'univers. Toutefois, si la matière noire se déplaçait à une vitesse approchant celle de la lumière, la description newtonienne  faiblit  et la théorie générale de la relativité d'Einstein doit alors  être intégrée dans la simulation -  Et c’est quelque chose qui a trouvée difficile à faire.
 Les enquêtes de galaxies à venir, tels que celles  effectuées par le Large Synoptic Survey Telescope au Chili ou la mission Euclid de l'Agence spatiale européenne, observeront  l'univers sur une plus grande échelle et avec un niveau de précision plus élevé que jamais. Des simulations informatiques fondées sur des hypothèses newtoniennes peuvent ne pas être en mesure de reproduire ce niveau de précision, ce qui rendrait les résultats d'observation difficiles à interpréter. Plus important encore, nous n’en savons pas assez sur ce que la matière noire et l'énergie sombre sont réellement , pour être en mesure de dire avec certitude quel traitement de gravité serait  le plus approprié pour eux.
Dernièrement , Julian Adamek de l'Observatoire de Paris et ses collègues ont mis au point un code numérique appelé "gevolution", qui fournit un cadre pour l'introduction des effets de la relativité générale dans des simulations complexes du cosmos. "Nous voulions offrir un outil qui décrive l'évolution de la géométrie de l'espace-temps", a déclaré Adamek physicsworld.com.
La relativité générale décrit la gravité comme la chaîne créée dans l'espace-temps par la masse d'un objet. Cela donne au  cosmos une géométrie complexe, plutôt que  celle de l'espace linéaire décrit par la seule   gravité newtonienne. Le code gevolution est capable de calculer la métrique Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker qui résout les équations de champ d'Einstein pour décrire la géométrie complexe de l'espace-temps et  la façon dont les particules se déplacent à travers cette géométrie. L'inconvénient est qu'il nécessite  beaucoup de ressources calcul : 115.000 heures unité  de centrale de traitement (CPU) par rapport à 25.000 heures de CPU pour une simulation newtonienne de taille similaire.

Tout le monde  n’est pas d’ailleurs convaincu que ce code soit requis d'urgence, et Joachim Harnois-Déraps de l'Institut d'astronomie de l'Observatoire Royal à Edimbourg souligne qu'il y a  bien d'autres défis auxquels sont confrontés les physiciens exécutant de telles  simulations cosmologiques. "Il y a beaucoup d'endroits où les choses pourraient aller mal dans ces simulations."
Harnois-Déraps cite des inexactitudes dans la modélisation du regroupement non linéaire de la matière dans l'univers, ainsi que les commentaires  sur les trous noirs supermassifs dans les galaxies actives projetant  de la matière à partir des galaxies et  la redistribuant . Une étude récente menée par Markus Haider de l'Université d'Innsbruck en Autriche, par exemple, a montré que les jets de  matière  des trous noirs pourraient être suffisants pour souffler du  gaz  partout dans les vides au sein de la toile cosmique qui couvre l'univers.

"Pour moi, l'essentiel de notre effort devrait plutôt aller vers l'amélioration de nos connaissances sur ces principales sources d'incertitude", dit-Déraps Harnois qui, malgré son scepticisme, estime  que cette  gevolution  constitue  une grande réussite de  mise en codage. "Si tout à coup un scénario était tel que  la relativité générale y soit nécessaire, le code numérique gevolution serait central et brillant."
En effet, Adamek considère que le code gevolution est comme un outil, prêt et en attente en cas de besoin. La physique newtonienne fonctionne étonnamment bien  avec  le modèle standard actuel de la matière noire froide et l'énergie sombre  tout comme la constante cosmologique. Cependant, si la matière noire se révélait montrer  des propriétés ( de vitesse) relativistes, ou si l'énergie sombre  présentait  une dynamique, avec un  champ  variable  plutôt qu’une constante, alors  des approximations newtoniennes devraient laisser place à des prévisions plus précises de la relativité générale.
"L'approche newtonienne fonctionne bien dans certains cas», dit Adamek, "Mais il pourrait y avoir d'autres situations où nous ferions  mieux d'utiliser un  champ gravitationnel correct."
La recherche est décrite dans Nature Physics.
A propos de l'auteur Keith Cooper est un journaliste scientifique à
 MON COMMENTAIRE/ Mes lecteurs peuvent se reporter au forum anglais tres copieux  … Mes remarques personnelles    concernent plusieurs points /
…..1/  Encoder  les modèles  NEWTON   puis  FLRW  pour montrer qu’ on sait faire  , ce n’est jamais qu une démonstration  d’exercice informatique de plus  ! Je me rappelle avoir fait mener à  JACQUES  , à  SACLAY    de tels déploiements de gros  calculs  préliminaires  sur  EURODIF    qui furent démentis   sur les gros étages de diffusion 130+140
2/ La preuve apportée par  SAUL PERLEMUTTER    sur  l’accélération  récente de l’expansion   de l’espace-temps  montre que  nous  sommes en présence d’un phénomène de physique non linéaire  , comme on le pensait avant  ,  avec  le travail de HUBBLE  ….Nous nageons dans les incertitudes provoquées par les désaccords entre mécanique quantique / gravité  / théorie quantique des champs  et   les apports  d’un modèle homogène -isotrope  FLRW   …La description  de l’espace-temps  réel   par ce nouveau type de codage  est prématurée  ..Faire de l’art pour l’art   informatique  est inutile compte tenu de ce que l’on sait vraiment  sur la matière noire et l énergie sombre….
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Majorana 'zero modes' spotted in superconducting nanowires

Topological protection could lead to better quantum computers
TRADUCTION  / LES MODES ZERO DE MAJORANA SONT CARACTERISABLES EN NANOFILS SUPERCONDUCTEURS

Une propriété importante des quasiparticules Majorana a été mesurée pour la première fois par les physiciens de l'Institut Niels Bohr au Danemark. Ils ont trouvé des preuves que les électrons dans de minuscules nanofils formaient des états intriqués qui sont très isolés du bruit et d'autres stimuli externes. Parce qu'ils sont protégés des influences extérieures, ces Majorana "modes zéro" pourraient être utilisé comme bits quantiques (qubits) dans les ordinateurs quantiques.
Tout d'abord prédit par le physicien italien Ettore Majorana en 1937, la particule de Majorana obéit à une statistique "non-abéliennes", ce qui signifie que l'information quantique codée dans les particules serait très résistante à la décohérence. La décohérence est le fléau des physiciens qui tentent de développer des ordinateurs quantiques pratiques. Ainsi des dispositifs à base de particules de Majorana pourraient être utilisés dans les futurs systèmes quantiques d’ information.
Alors que les physiciens tentent encore de voir des particules de Majorana isolées, certaines excitations collectives d’ électrons dans les solides présenteraient les mêmes propriétés que les particules de Majorana. Ces «quasi-particules de  Majorana" ont déjà été entrevues dans plusieurs systèmes, y compris dans  les nanofils semi-conducteurs enrobés dans une couche supraconductrice. Lorsque ces nanofils sont refroidis à près du zéro absolu, les électrons supraconducteurs peuvent exister dans le semi-conducteur. Un électron dans le fil devient intriqué avec des électrons de chaque côté de celui-ci, créant ainsi une chaîne ininterrompue d'électrons intriqués sur toute la longueur du fil.
A chaque extrémité de cette chaîne , des électrons qui sont intriqués avec un seul électron,  peuvent chacun être considéré comme "moitié" d'un électron et sont appelés modes Majorana. Ensemble, ils forment un quasi particule de  Majorana. L'information quantique stockée dans une telle quasi particule serait répartie entre les deux extrémités du nanofil, ce qui signifie qu'elle doit être protégé ede la destruction par un  bruit extérieur.
"Cette  protection est liée à la propriété exotique du mode Majorana  a savoir qu'elle  existe simultanément sur les deux extrémités du nanofil, mais pas au milieu», explique Sven Albrecht, qui faisait partie de l'équipe danoise. "Pour détruire son état quantique, il faut agir sur les deux extrémités en même temps, ce qui est peu probable,"  ajoute t-il .
Une caractéristique importante des modes Majorana est que l'énergie nécessaire pour ajouter un électron au nanofil diminue de façon exponentielle avec la longueur de ce  nanofil. Cette décroissance exponentielle est une signature de la nature protégée des modes de Majorana et c’ est quelque chose que les études précédentes ne sont pas mesurées.
Pour l’heure , Albrecht, Charles Marcus et ses collègues au Danemark sont les premiers à mesurer la quantité d'énergie nécessaire pour ajouter un seul électron à ces nanofils. Ils ont commencé par la création de nanofils , faits  de semi-conducteur composé d'arséniure d'indium et  qui étaient d'environ 1 um de long et  de 0,1 m de diamètre. Ceux-ci ont ensuite été revêtus d'aluminium, qui est un supraconducteur à basse température. Les fils ont ensuite été déposés sur un substrat de silicium, où chaque fil a été entouré par un ensemble d'électrodes en or utilisées pour appliquer des tensions aux nanofils et pouvoir  mesurer les courants résultants.
Crucial pour le succès de l'expérience, selon Marcus, est le fait que l'interface entre le supraconducteur et le semiconducteur soit parfaitement cristallinne - plutôt que de présenter  des atomes disposés de façon aléatoire. Ceci permet aux  électrons supraconducteurs de l'aluminium un  écoulement dans le semi-conducteur, pour créer un état de la matière appelée "supraconducteur topologique".
L'équipe a étudié plusieurs nanofils différents allant en longueur de 330 nm à 1,5 um. Les chercheurs ont utilisé une technique appelée spectroscopie de blocage de Coulomb pour mesurer l'énergie nécessaire pour ajouter un électron supplémentaire pour les nanofils. Comme on s'y attendait, ils ont constaté que cette énergie a diminué de façon exponentielle lorsque la longueur des nanofils augmentée.

Marcus a dit à  Physicsworld.com que la prochaine étape pour l'équipe est d'utiliser ses nanofils pour créer un qubit et démontrer qu'il est bel et bien protégé contre la décohérence. Cela nécessitera le développement de connexions électriques rapides pour  lire les nanofils, écrire et manipuler l'information quantique dans les modes de Majorana.
Sankar Das Sarma de l'Université du Maryland aux États-Unis est l'un des physiciens théoriques qui ont prédit le comportement des modes de Majorana dans  ces nanofils supraconducteurs revêtus. Il décrit cette dernière mesure comme une «avancée significative» qui offre une preuve supplémentaire que les particules de Majorana existent dans les nanofils. "Ces expériences fournissent un soutien supplémentaire pour  que les nanofils semi-conducteurs soient les qubits topologiques les plus disponibles parmi les nombreuses proposées comme  candidats», ajoute-il.
Les mesures sont décrites dans Nature.
Hamish Johnston
MON COMMENTAIRE  /Ce n est pas tant que ces pseudo  particules soient classées comme  Majorana  qui m’intéresse , mais qu4 elles soient a l abri de la décohérence …..Ces nanofils sont difficiles à faire mais interessants !
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Bacteria act as tiny lenses to move towards light

Micro-organisms focus light much like the human eye
TRADUCTION / DES BACTERIES AGISSANT COMME DE PETITES LENTILLES POUR PROPULSER LA LUMIERE



 Des organismes microscopiques appelés cyanobactéries forment de minuscules lentilles semblables à  celles de l'œil humain pour détecter la lumière et de se déplacer vers sa source : voilà ce qu’ une  équipe internationale de scientifiques a trouvé.
Les cyanobactéries sont des organismes unicellulaires qui sont semblables à ces microbes qui étaient  présents il y a plus de deux milliards d'années environ….C ‘est , l’ une des plus longues lignées biologiques continues . Elles sont l'un des plus grands groupes de bactéries sur Terre et sont phototrophes, ce qui signifie qu'elles obtiennent de l'énergie des rayons du soleil grâce à la photosynthèse. De plus, ces sortes de  petits microbes cherchent la lumière du soleil et se déplacent vers elle - un comportement appelé phototaxie.
"La phototaxie dans les cyanobactérie est connue depuis plus de 50 ans, mais il ne semble pas que  quelqu'un  se soit vraiment inquiété au sujet de la question fondamentale sur  la façon dont la cellule pouvait obtenir des informations sur la direction de l'éclairage», explique le chercheur principal Conrad Mullineaux de la reine Mary University of London.
Mullineaux et ses collègues ontétudié les phototaxies de la cyanobactérie Synechocystis sphérique en observant sa réponse à diverses conditions d'éclairage. Lorsqu'elle est exposée à une source de lumière provenant d'une direction, la majorité des cellules  commence à se déplacer vers la lumière à en l’espace d'environ une minute. Lorsqu'elle  est exposée à deux sources de lumière  d’égale intensité, à partir de directions différentes, la plupart des cellules se déplace à un point médian entre les sources. Cela confirme des recherches antérieures, suggérant que Synechocystis peut détecter la position d'une source de lumière et  contrôler le mouvement en conséquence.
Le moment est venu de  clamer eureka  quand  l'équipe  a observé Synechocystis illuminée d'un côté. Les chercheurs ont remarqué quelque chose d'étrange: des bactéries exhibaient une tache lumineuse intense sur le côté opposé de la cellule en  partant de la source lumineuse et vers  la direction du mouvement. Chaque cellule semblait agir comme une lentille sphérique microscopique  de focalisation de la lumière. Mullineaux dit que bien que la focalisation  soit une idée très simple, «ça ne nous était jamais venu à l esprit , jusqu'à ce que nous ayons remarqué l'effet de lentille plus ou moins par accident».
Pour tester l'idée que Synechocystis  se déplace  loin des spots lumineux vers la source de lumière, les chercheurs ont utilisé la lumière laser fortement focalisée. Ils ont constaté que quand ils ont créé un spot lumineux sur un côté d'une bactérie, la cellule s’est  déplacée dans la direction opposée, et  à l'écart du laser. "Cela montre que Synechocystis phototaxie est essentiellement une réponse photophobiques à l'excitation sélective d'un côté de la cellule," écrivent les chercheurs.
Parce que les cyanobactéries ont des diamètres de seulement 3 pm - environ cinq fois la longueur d'onde de la lumière visible - mesurer les propriétés optiques des bactéries était difficile. Jan Gerrit Korvink et son équipe, à l'Institut de technologie de Karlsruhe en Allemagne, est venu avec une solution. Ils ont placé des cellules de Synechocystis sur un disque de silicium revêtu d'un photopolymère qui durcit à la lumière, et les ont  exposé à la lumière ultraviolette avec une longueur d'onde de 365 nm. La diffraction des cellules a provoqué des schémas distincts pour former sur la surface du disque et  ces motifs ont ensuite été caractérisée par microscopie à force atomique.
«La lumière a été trouvée être étroitement concentrée sur le plan de retour d'une bactérie», explique Korvink, ajoutant que l'endroit avait un diamètre "plus petite que la longueur d'onde de la lumière entrante". L'équipe a également modélisé les propriétés optiques de la cellule, ce qui a montré que les cyanobactéries ont un indice de réfraction de 1,4 (voir l'image). «Ce que nous ne savons pas c est  si cette valeur varie à travers l'épaisseur d'une bactérie», explique Korvink. "Cela aurait des conséquences supplémentaires pour la façon dont la lumière se déplace à travers ces organismes."
Mullineaux dit que les propriétés optiques des autres microbes doivent maintenant être étudiées plus en détail. Il ajoute que, bien que certains organismes agissent comme des lentilles, d'autres pourraient comporter des fibres optiques microscopiques.
L'étude est décrite dans la revue eLife.
A propos de l'auteur :Michael Allen est un écrivain scientifique
 Mon commentaire : les phototropismes  ( que l’auteur nomme des phototaxies)  peuvent être positifs ( attraction vers la lumière ) ou négatifs   ( répulsion vers l’obscurité ) .Il ont surtout été étudié en physiologie végétale globale  et sans se poser les questions physiques adéquates …Ca commence !
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Rare-isotope decay links tiny grains to stellar explosions

Discovery helps to explain how elements are made in novae
 TRADUCTION / La désintégration  d’un isotope  rare se relie  à de minuscules grains lors d’ explosions stellaires

Un état nouvellement découvert du noyau  de soufre-31 pourrait aider à expliquer les rapports isotopiques énigmatiques trouvés dans de minuscules grains de carbure de silicium que l'on trouve dans certaines météorites. La découverte a été faite au Laboratoire National Superconducting Cyclotron aux États-Unis, et fournit des informations importantes sur la façon dont les éléments tels que le silicium sont créés dans des explosions stellaires appelées novae.
Le silicium est le huitième élément le plus commun en masse dans l'univers et il comprend près de 30% de la croûte terrestre. Il y a trois isotopes stables du silicium: 3% du silicium sur la Terre est le silicium-30, 5% est du silicium 29 et le reste est du silicium 28. En 2001, des chercheurs aux États-Unis et de l'Espagne ont trouvé cinq grains microscopiques de carbure de silicium dans une météorite qui contenait jusqu'à deux fois plus de silicium-30 que l'on en  trouve dans les roches de la Terre. L'équipe a suggéré que l'anomalie isotopique se produit parce que les grains ont été créés dans les novae classiques -  ce sont d'énormes explosions thermonucléaires qui se produisent sur les surfaces des étoiles et produisent des éléments lourds dans un processus appelé nucléosynthèse. Des grains ensuite trouvés dans d'autres météorites ont également été attribués à  ces novae classique.
L'idée est que les noyaux  de phosphore-30 créés dans une nova se décomposeront en  silicium-30. Pour y arriver, cependant, le phosphore-30, le noyau doit éviter de capturer un proton avant qu'il ne se désintègre - car cela conduirait à la formation de soufre-31. La vitesse à laquelle cette  capture  de proton se produit augmente avec la température, et donc  plus chaude est la  nova, moins de noyaux  de silicium 30 elle produit. Le problème avec cette théorie-là  est que les calculs basés sur ce que nous savons à propos des nucléosynthèses en  nova suggèrent qu’encore plus de silicium-30 devrait être présent dans ces grains de poussière de  nova que ce qui a été mesuré. Cela a conduit certains chercheurs à se demander si les grains avaient une autre origine.
Un paramètre d'entrée essentiel pour ces calculs est la probabilité que le phosphore-30 capture un proton à des températures trouvées dans  les novæ. Appelée  section efficace de  capture du  proton, ceci  a été jusqu'à présent impossible à mesurer expérimentalement, explique  l’équipier Christopher Wrede de Michigan State University (MSU). "Vous ne pouvez pas faire une cible de phosphore 30 et la bombarder  avec un faisceau de protons sur la cible», dit-il. "Au lieu de cela, vous devez faire une cible de protons - l'hydrogène -. Et ne  bombarder qu'avec un faisceau de phosphore-30….. OR  c’ est très difficile de faire un faisceau suffisamment intense." En conséquence, les astrophysiciens ont dû utiliser des estimations théoriques approximatives dans leurs calculs de production de silicium-30.
Wrede et ses collègues ont adopté une approche différente basée sur le fait que la section transversale dépend des énergies précises des  états non liés nucléaires  de soufre 31 (appelés résonances) qui sont formés lorsque le phosphore-30 capture un proton. De manière pratique, ces résonances sont les mêmes que celles qui sont formées lorsque l'isotope du chlore rare 31 subit une désintégration bêta pour faire du soufre-31. L'équipe a étudié la désintégration du chlore-31 par des  ions produits au National Superconducting Cyclotron Laboratory de MSU, en  mesurant les particules bêta et les rayons gamma ultérieurs qui sont émis.
Les chercheurs ont découvert une nouvelle résonance  de soufre 31 avec l'énergie, le spin et la  parité identique à la résonance formée lorsque le phosphore-30 capture un proton. Ceci, dit Wrede, suggère que la section transversale de capture est plus grande que celle des estimations précédentes. Cela signifie que plus de phosphore 30 noyaux sont convertis en soufre 31 dans les novae, ce qui entraîne moins de  noyaux de silicium 30. Bien que cette constatation va d'une certaine façon permettre  d'expliquer la composition isotopique des grains de météorites, "nous avons vraiment besoin de savoir  à quel point cette résonance est  forte  avant que nous puissions  la vérifier ", dit Wrede.
Comme David Jenkins de l'Université de York le dit  dans les commentaires , «Ce qui est surprenant est que, malgré le très grand nombre d'études de ce système, quelqu'un a trouvé  encore quelque chose de nouveau qui n'avait  pas été connu avant. Les estimations antérieures [ sur la  -section de capture efficace de protons] qui ont été utilisées dans les modèles astrophysiques sont manifestement inexactes et incomplètes ". Il ajoute, cependant, que la recherche n’accroche  toujours  pas la vitesse à laquelle le soufre-31 est produit dans les novae. "La poursuite des travaux  est évidente , que beaucoup de gens ont essayé de faire, est d'essayer de mesurer cette vitesse de réaction du phosphore 30 directement», dit-il.
Wrede et ses collègues espèrent faire. «Il y a une installation en cours de construction au laboratoire sur appelé Séparateur pour capture  des réactions (SECAR)," dit Wrede. "Nous espérons que dans 5-7 ans, elle  sera capable de mesurer la capture de protons dans cette résonance directement sur le phosphore-30." Le résultat chlore-31 aidera cette entreprise, dit-il, parce que «nous aurons à régler l'énergie du faisceau à l'énergie de résonance exacte pour effectuer la mesure de manière efficace." La mesure de cette section pourrait non seulement résoudre le mystère des grains, disent les chercheurs, mais aussi aider les astronomes, qui estiment souvent la température des novae d’aprés la proportion d'éléments plus lourds que le phosphore.
La recherche est décrite dans Physical Review Letters.
A propos de l'auteur   Tim Wogan est un écrivain de science basée au Royaume-Un
MON COMMENTAIRE / LES problèmes de sections efficaces n auront jamais de fin !