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Les atomes d'or simples conduisent la chaleur comme un métal en vrac
Single gold atoms conduct heat like a metal
Image en microscope électronique de la surface dorée chauffée
Respect de la loi: la surface d'or
Les atomes simples d'or conduisent la chaleur selon la même loi physique que de plus grandes pièces du métal. C'est la conclusion des chercheurs d'IBM Research à Zurich, en Suisse, qui ont confirmé que la loi Wiedemann-Franz s'applique aux contacts thermiques comprenant un seul atome d'or. La dissipation de la chaleur dans les circuits électroniques est de plus en plus difficile à mesure que les appareils deviennent plus petits et fonctionnent à des fréquences plus élevées, et il est donc crucial de comprendre comment la chaleur est evacuée le long des connexions à l'échelle atomique. La majeure partie du transfert de chaleur dans un métal est effectuée par les électrons de conduction, ce qui signifie que la conductance thermique d'un métal est proportionnelle à sa conductance électrique –c’est la loi Wiedemann-Franz. Bien que cette loi s'applique aux métaux en vrac, il s'est avéré difficile de confirmer qu'elle s'appliquait aussi aux structures nanométriques et à l'échelle atomique. La réalisation de telles mesures est particulièrement délicate pour les contacts à un seul atome parce que la conductance électrique est quantifiée. Maintenant, Nico Mosso, Bernd Gotsmann et ses collègues ont abordé ces défis à l'aide d'un microscope à effet tunnel à balayage (STM) avec une pointe d'or atomiquement pointue qui est mis en contact avec une surface dorée chauffée. Rédigée sur Nature Nanotechnology, les chercheurs décrivent comment ils ont mesuré la conductance thermique et électrique de la pointe tandis qu’elle était deplacée dans des milliers d'endroits différents sur la surface. Alors que les conductances étaient différentes en différents endroits, la relation entre les deux valeurs obéissait à la loi Wiedemann-Franz. La mesure est également la première à établir une liaison directe entre la conductance électrique quantifiée et la conductance thermique quantifiée. L'équipe prévoit maintenant d'utiliser le set-up pour mesurer l'effet des vibrations du réseau sur la conduction de la chaleur dans de minuscules connexions.
MON COMMENTAIRE /Il en est des structures nanometriques comme de toute structure :elles dépendent de la dimension princeps ,Si la structure est en feuillet monoatomique elle peut apporter une conduction thermique restreinte à 2 D
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Les mouvements FANTOMES des bras
Robotic prosthetic senses phantom arm movements
to d'un amputé bénévole portant le bras robotique prothétique
Signaux de détection: les nerfs re-routés déplacent le bras robotique
Un nouveau bras prothétique pourrait donner aux amputés une gamme complète de fonctions main et bras en détectant les signaux nerveux. Une équipe internationale a développé un capteur qui peut détecter les signaux électriques du système nerveux et ensuite interpréter les signaux pour déplacer un bras prothétique. Les prothèses robotiques actuellement disponibles sont contrôlées par des mouvements dans les muscles restants. Or ces muscles restants sont souvent endommagés, ce qui limite les prothèses aux simples commandes de saisie. L'étude de Nature Biomedical Engineering contourne ce problème en se concentrant sur le système nerveux plutôt que sur les muscles. Les chercheurs, dirigés par Dario Farina de l'Imperial College London au Royaume-Uni, ont travaillé avec six volontaires qui avaient subi des amputations de l'épaule ou juste au-dessus du coude. Les volontaires ont subi une chirurgie pour rediriger les nerfs du système nerveux périphérique (les nerfs à l'extérieur de la colonne vertébrale et du cerveau) qui normalement doivent se connecter avec le bras et la main. Les nerfs ont plutôt été dirigés vers des muscles sains soit dans le biceps ou la poitrine en fonction de l'amputation. Un patch de capteur constitué de grilles d'électrodes flexibles à haute densité détecte alors les signaux électriques des cellules nerveuses re-routées. L'équipe a décodé et cartographié les signaux à l'aide de modèles informatiques, puis les a comparés à ceux des patients sains. En conséquence, ils ont été en mesure de programmer la prothèse pour répondre à des signaux spécifiques qui ont été déclenchés par le patient en train de penser au bras fantôme et aux commandes manuelles. Bien que le travail nécessite d'autres améliorations et des essais cliniques, l'étude est une preuve de concept et les scientifiques espèrent que la prothèse robotique sera sur le marché dans les trois ans, et ils seront en mesure d'offrir un mouvement complet aux amputés.
MON COMMENTAIRE/Technologie magnifique et tellement encourageante ….
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3D printed structure mimics plant porosity
La structure imprimée en 3D imite la porosité des plantes
Parois de Holey: la structure microporeuse à l'intérieur des parois d'un nid d'abeille imprimé en 3D
Un nouveau matériel imprimé en 3D s'inspire des structures de plantes . En utilisant de l'encre de mousse de céramique, les scientifiques de l'Université Harvard et du Massachusetts Institute of Technology (MIT) aux États-Unis ont développé une méthode d'impression de structures 3D avec des structures à l échelle macro et micro. Dans la nature, il existe de nombreux matériaux extraordinaires qui ont des structures similaires. L'herbe, par exemple, a une macrostructure tubulaire creuse avec une microstructure poreuse. Cela signifie que la plante peut récupérer après compression et supporter son propre poids. Jennifer Lewis et l'équipe ont cherché à imiter cette architecture pour créer des matériaux a la fois solides et légers. En utilisant une encre en mousse de céramique contenant des particules d'alumine, de l'eau et de l'air, ils ont imprimé une structure triangulaire en nid d'abeille qui avait des parois microporeuses. L'encre et la structure imprimée ont été testées et optimisées pour optimiser la densité et la rigidité. D'autres encres de mousse peuvent être fabriquées à partir de polymères et de métaux, et le matériau léger résultant pourrait être utilisé pour l'isolation thermique ou les échafaudages de tissus. Le travail est présenté dans Proceedings of the Natural Academy of Science.
MON COMMENTAIRE / ce n est pas de la physique cette mousse de céramique mais de la technologie chimique !
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Feb 7, 2017
Device running on atoms, not electrons, could power atom-based circuits
Un dispositif semblable à une batterie qui fournit un courant d'atomes ultra-froids a été créé par des physiciens de l'Université du Colorado à Boulder. Leur batterie «atomtronique» est basée sur un condensat de Bose-Einstein (BEC) et pourrait être utilisée pour alimenter des circuits à partir de transistors et d'autres composants fonctionnant avec des courants atomiques plutôt qu'électroniques. Les applications potentielles de la batterie incluent la détection inertielle et le traitement de l'information quantique.
Atomtronics est un nouveau domaine de la physique appliquée qui vise à créer des circuits analogiques et logiques en utilisant des courants d'atomes. Selon Dana Anderson de Boulder, "les dispositifs pratiques n'existent pas encore", et son équipe est concentrée sur le développement d'un transistor d'atome et de circuits simples de transistor. En 2016 Anderson et ses collègues ont rapporté le développement d'un transistor de type atomtronic basé sur un piège magnéto-optique qui contient trois puits d'énergie potentiels.
Anderson, Seth Caliga et Cameron Straatsma ont créé une batterie atomtronique qui, en principe, pourrait équiper leur transistor et d'autres composants. Elle se compose d'un gaz de rubidium-87 piégé par des champs magnétiques dans une région longue, mince en forme de cigare. Le BEC est créé en refroidissant les atomes à une température extrêmement basse de sorte que les atomes tombent dans le même état quantique à basse énergie. Une barrière d'énergie répulsive fabriquée à partir de la lumière laser est ensuite balayée à travers le piège du côté droitjusqu’au centre, ce qui pousse tous les atomes dans la moitié gauche du piège, laissant la moitié droite vide (voir figure). La barrière énergétique est ensuite abaissée en hauteur pour laisser les atomes s'écouler de la moitié gauche du piège à la moitié droite.
Contrairement aux batteries conventionnelles, qui sont entraînées par un potentiel électrique, la batterie atomtronique est entraînée par un potentiel chimique - qui est liée à l'abondance des atomes dans les portions gauche et droite du piège. «Les atomes du BEC se repoussent», explique Anderson. «Ils aiment s'éloigner les uns des autres, et un circuit leur permet de provoquer un courant d'atomes».
Anderson dit qu'une utilisation possible de la batterie atomtronique est une source temporellement cohérente de la matière des ondes - les atomes qui se comportent à la fois comme matière et ondes . Une telle source, pense-t-il, pourrait être combinée avec un résonateur à ondes de matière pour créer un capteur inertiel qui pourrait mesurer de minuscules accélérations. "De tels circuits permettraient des capteurs qui seraient concurrentiels avec les interféromètres actuels atomes, mais en étant considérablement plus petit", dit-il. La batterie pourrait également être utilisée pour appliquer des techniques quantiques à un problème connu sous le nom de "séparation de signal aveugle", qui vise à séparer des signaux mixtes à partir d'un certain nombre de sources différentes.
Anderson est également désireux de démontrer le comportement quantique du transistor atomique de son équipe. "Cela nécessite des températures atomiques qui sont dans la gamme de 50 nK environ». Bien que des températures plus froides aient été obtenues dans des laboratoires, Anderson indique qu'une telle démonstration implique des défis techniques significatifs.
La pile atomtronique est décrite dans New Journal of Physics.
A propos de l'auteur
Hamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.com
MON COMMENTAIRE /Il est évidemment difficile de mettre en œuvre des températures aussi basses que 50 Nk pour une exploitation industrielle mais l’idée reste à creuser et à développer en labos spécialisés
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Starlight closes Bell loophole
Photographie de la Voie Lactée
Test Cosmic Bell: la lumière des étoiles ferme une échappatoire
Un test Bell de l'enchevêtrement quantique qui prétend utiliser la lumière des étoiles pour combler l'échappatoire de la «liberté de choix» a été fait par une équipe internationale de physiciens. L’intrication est une curieuse conséquence de la mécanique quantique qui permet de relier deux particules d'une manière qui ne peut être décrite par la physique classique. L’intrication est observée comme des corrélations entre les mesures faites sur deux particules (telles que leurs polarisations) et en 1964 John Bell décrit son test célèbre pour savoir si de telles corrélations sont plus fortes que celles permises par la physique classique. Depuis lors, les physiciens ont fait de nombreuses expériences de test de Bell qui la confirment . Cependant, aucune expérience n'est parfaite et les chercheurs ont trouvé un certain nombre de "failles" expérimentales qui pourraient permettre à des phénomènes purement classiques tels que des détecteurs défectueux d'affecter le résultat. En 2015, les physiciens ont réussi à fermer simultanément deux failles importantes appelées «échantillonnage équitable» et «localité». La liberté de choix est encore un autre échappatoire important qui implique la façon dont les mesures sont effectuées. Lors d'un test de Bell sur des photons intriqués, un grand nombre de mesures sont effectuées sur différentes paires imbriquées dans lesquelles la direction de la mesure de polarisation est choisie au hasard. Si, pour une raison quelconque, la sélection de polarisation n'est pas aléatoire mais corrélée à d'autres aspects de l'expérience, le résultat du test de Bell pourrait en être affecté. Johannes Handsteiner et Anton Zeilinger de l'Université de Vienne et ses collègues ont utilisé le caractère aléatoire de la lumière des étoiles pour combler cette lacune. Deux télescopes situés à deux endroits séparés par près de 2 km étaient dirigés vers deux étoiles différentes. La couleur de la lumière des étoiles change de manière aléatoire et ceci a été utilisé pour décider comment configurer les détecteurs de polarisation de test Bell. Les étoiles ont été choisies pour que leur lumière arrive à leurs télescopes respectifs d'abord, avant d'atteindre d'autres parties de l'expérience. Ceci et le fait que la lumière des étoiles a été créée il y a des centaines d'années et très loin de la Terre, a permis aux physiciens de conclure qu'il n'y a pas de corrélation entre les choix de mesure de polarisation et le reste de l'expérience de test de Bell. Cependant, en écrivant dans Physical Review Letters, ils soulignent que leur expérience ne ferme pas totalement la faille d'échantillonnage équitable.
MON COMMENTAIRE / Certains pensent que la manip parfaite restera impossible à définir et programmer tant que les caractéristiques complètes de cette non localité quantique de l’intrication n’auront pas été obtenues plus précisément
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Elusive white dwarf pulsar strikes out at red dwarf neighbour
Un pulsar nain blanc insaisissable frappe un voisin nain rouge
Impression artistique du système binaire AR Scorpii, contenant un pulsar nain blanc et un nain rouge
Pulsar évasif: le premier pulsar nain blanc décoche des coups de fouets sur son compagnon nain rouge
Le premier pulsar nain blanc a été découvert après un demi-siècle de recherche. Les astronomes de l'Observatoire astronomique sud-africain de Cape Town et de l'Université de Warwick au Royaume-Uni ont identifié une version naine blanche insaisissable d'un pulsar dans le système binaire AR Scorpii. Traditionnellement, un pulsar est une étoile à neutrons qui émet des faisceaux de rayonnement en raison de son fort champ magnétique et de son spin rapide. Depuis la Terre, les faisceaux hautement directionnels sont considérés comme des impulsions de rayonnement. Alors qu'une étoile à neutrons est le noyau effondré d'une étoile massive, une naine blanche résulte elle , de plus petites étoiles et les astronomes recherchent un pulsar nain blanc depuis plus de 50 ans. Le système binaire AR Scorpii étudié par David Buckley et ses collègues contient une nain blanche de taille similaire à celle de la Terre, mais 200 000 fois plus massive, à côté d'une étoile naine rouge fraîche à faible masse. Les deux sont à environ 1,4 million de km d'écart (trois fois la distance entre la Lune et la Terre) avec une orbite mutuelle de 3,55 h. La nain blanche tourne tous les 1,97 min et émet des faisceaux puissants de particules électriques et de rayonnement polarisé qui sont créés de manière similaire aux pulsars d'étoiles à neutrons. Les chercheurs ont également établi que les faisceaux de haute énergie frappent l'étoile compagnon, excitant et accélérant des électrons dans l'atmosphère à presque la vitesse de la lumière. Cela provoque d'autres impulsions de rayonnement, depuis l'ultraviolet jusqu’aux longueurs d'onde radio, en relation avec la rotation de la naine blanche. Cela signifie que le système entier semble pulser lorsqu'il est observé depuis la Terre. Le travail actuel est présenté dans Nature Astronomy et l'équipe espère que des études plus approfondies aideront à déterminer les mécanismes exacts des interactions atmosphériques de la naine rouge et à démêler les signaux du pulsar de la naine blanche .
MON COMMENTAIRE / Les astres s attirent entre eux et aussi se martyrisent !
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Feb 8, 2017
Quantum mechanics wrings out extra capacity from optical fibres
L'efficacité de la transmission des données à travers des fibres optiques ordinaires a été améliorée grâce à une technique de mécanique quantique connue sous le nom de codage superdense. Les physiciens aux États-Unis ont montré qu'ils pourraient presque doubler la capacité d'une liaison de fibre par rapport à la transmission conventionnelle - et les chercheurs disent que leur travail pourrait augmenter le nombre de données que l'Internet peut manipuler.
Le codage superdense exploite le phénomène de l'intrication pour doubler, du moins en principe, la capacité d'un canal d'information. Un seul bit binaire envoyé vers le bas d'un canal peut normalement coder deux valeurs possibles - 0 ou 1. Mais un seul bit quantique, ou qubit, qui serait intriqué avec un second qubit à une certaine distance pourrait coder quatre valeurs possibles. En effet, les deux particules, bien que spatialement séparées, sont fortement corrélées les unes avec les autres et agissent ainsi efficacement comme une seule entité. L'information totale transmise est donc équivalente à celle de deux bits classiques.
D'abord démontrée expérimentalement en 1996, le codage superdense implique deux personnes - généralement connues sous le nom d'Alice et Bob - partageant une paire de photons dont les polarisations sont enchevêtrées. Alice travaille alors sur son photon, sa partie de l'état quantique, pour préparer l'un des quatre états quantiques tenus conjointement avec Bob. Quand Bob reçoit le photon d'Alice, il détient l'état complet, il peut déterminer lequel des quatre états est présent en utilisant une mesure complète de l'état de Bell.
Cependant, ces «mesures d'état de Bell» sont notoirement difficiles à faire. Habituellement, Bob peut au mieux ne faire que deux des quatre états possibles qu'il essaie de distinguer. Avec les deux autres considérés comme non identifiables, il a effectivement trois des quatre valeurs possibles à essayer. Cela signifie que le canal a une capacité maximale d'environ 1,59 bits, plutôt que les deux bits qui sont théoriquement possibles.
Une façon de contourner cela est d'utiliser l’ "hyperintrication ", qui implique l intrication de la paire de particules en utilisant deux degrés de liberté, plutôt que d'un seul. Cela permet à Bob de différencier les quatre sorties possibles. Cela a été démontré en 2008 par des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign aux États-Unis, qui ont utilisé des paires de photons intriqués simultanément dans leur spin et moment angulaire orbital. Ils ont atteint ce qui était alors un record de 1,63 bits par canal.
L'équipe de l'Illinois a effectué ses expériences en tirant des rayons laser à travers l'espace libre. Soulignant que la turbulence atmosphérique détruit rapidement les états de moment angulaire orbital des photons, ils ont conclu que leur configuration n'était probablement pas adaptée à la transmission de données entre satellites.
Les derniers travaux, en revanche, montrent le potentiel de codage superdense pour l'utilisation à travers les réseaux de communication à base de fibres. Travis Humble, Brian Williams et Ronald Sadlier, du Laboratoire national Oak Ridge, au Tennessee, ont utilisé un interféromètre spécialement conçu pour intriquer les temps d'arrivée, ainsi que la polarisation, de paires de photons. De cette façon, ils ont montré qu'ils pouvaient augmenter la capacité de canal d'un câble de fibre optique standard de 2 m de long, en utilisant des détecteurs de photons standard pour effectuer les mesures. Ils rapportent un nouveau record de 1,67 bits par canal, démontrant la faisabilité de leur approche en envoyant une image de 3,4 kilobytes d'une feuille de chêne - le logo de leur laboratoire - avec une fidélité de 87% (voir figure).
«Ce qui est agréable à propos de notre démonstration, c'est que nous avons pu utiliser des équipements disponibles sur le marché», dit Williams. Quant au gain relativement faible par rapport au précédent, il explique que plus la capacité est élevée, plus il est difficile d'améliorer cette capacité. «Les gens peuvent courir un mille en quatre minutes, mais personne ne parcourera jamais un mile en trois minutes», dit-il par analogie.
Julio Barreiro de l'Université de Californie, à San Diego, qui faisait partie de l'équipe de l'Illinois 2008, caractérise les recherches antérieures comme une «démonstration de principe de démonstration». En revanche, dit-il, les derniers résultats constituent "une percée remarquable pour une réalisation utile du codage superdense sur la fibre".
Humble dit que la recherche pourrait en principe augmenter la bande passante sur de grandes portions de l'Internet. Mais il note qu'il y a des défis techniques importants à surmonter, y compris le fait que le codage superdense nécessite des niveaux de puissance beaucoup plus faibles que ceux utilisés dans les réseaux de fibre d'aujourd'hui afin de limiter le bruit de canal. Les faibles niveaux de puissance augmentent considérablement le coût d’un tel déploiement, ce qui rend improbable que la technique quantique soit utilisée pour le transfert de données classique.
, Humble croit que les réseaux quantiques autonomes pourraient s'avérer rentables lorsqu'il s'agira d'applications spécialisées telles que la synchronisation des horloges atomiques dans le monde ou la mise en place de réseaux pour l'informatique haute performance. Il ajoute qu'une organisation partenaire de son groupe ,the United States Army Research Laboratory,va travailler le sujet les 3 ans à venir
Mon commentaire / J ‘ignorais qu’on pouvait jouer surles tops de départs et en quelque sorte intriquer les temps !!!!
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ntegrated circuits smash survival record in Venusian atmosphere
Des circuits intégrés écrasent le record de survie en atmosphère vénusienne
Photographies d'un circuit intégré avant et après le test
Hot stuff: circuits avant et après le test
Des circuits intégrés qui pourraient résister aux conditions difficiles sur Venus pour une durée record de temps ont été construits et testés par des chercheurs au NASA Glenn Research Center à Cleveland, Ohio. Le fonctionnement d'un lander sur la surface de Vénus est une tâche très difficile car les températures peuvent atteindre 460 ° C et la pression de l'atmosphère caustique est environ 100 fois celle de la Terre. Cet environnement vicieux détruit rapidement les circuits électroniques - même s'ils sont coincés dans des vaisseaux résistant à la chaleur et à la pression - et les meilleurs systèmes ne survivent que quelques heures sur Vénus. La création de circuits qui peuvent résister à l'atmosphère de Venus pour plus longtemps et sans la nécessité de lourds et encombrants boucliers est donc l'objectif à la NASA de Phil Neudeck et ses collègues. Ils ont créé un nouveau circuit intégré à partir de carbure de silicium (SiC), qui est un semi-conducteur extrêmement résistant, chimiquement inerte et résistant à la chaleur. Ils ont fabriqué deux circuits intégrés à oscillateurs annulaires à partir de transistors à effet de champ à jonction SiC et les ont testés dans le système Glenn Extreme Environments Rig, qui peut simuler des conditions sur Vénus. Les puces ont survécu pendant plus de 500 heures tout en étant exposées directement à l'environnement hostile, sans refroidissement et sans emballage de protection des puces. "Les deux circuits intégrés fonctionnaient toujours après la fin du test", dit Neudeck. Le travail est décrit dans AIP Advances.
MON Commentaire / Je suis étonné car c’est une atmosphère d’acide sulfurique et à 460° c est une sacrée performance !
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Electronic capsule powers itself with stomach acid
La capsule électronique se propulse avec l'acide gastrique
Photographie du dispositif électronique ingérable
Electronique ingestion: la capsule électronique peut se mettre sous tension plusieurs jours
Un nouveau dispositif électronique ingérable peut récolter de l'énergie à l'intérieur du tractus gastro-intestinal (GI), lui permettant de surveiller la température sur plusieurs jours. Ces dernières années, la technologie derrière l'électronique ingérée s'est considérablement améliorée. Ces petits appareils peuvent prendre des images vivantes du tractus gastro-intestinal, délivrer des médicaments et mesurer des conditions telles que le pH et la température. Toutefois, l'alimentation des périphériques pendant plus de quelques heures reste difficile. Une équipe dirigée par Giovanni Traverso du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et Harvard Medical School a développé une capsule qui utilise des cellules galvaniques biocompatibles. Les cellules récoltent l'énergie du tractus gastro-intestinal en transférant des électrons entre les électrodes métalliques et le liquide gastrique ou intestinal. Le processus peut alimenter l'appareil pendant plusieurs jours, lui permettant de surveiller la température et d'envoyer des données sans fil aux chercheurs. La capsule électronique pourrait être utilisée pour le diagnostic et le traitement, et l'équipe espère combiner la technologie avec d'autres capteurs. Un rapport plus détaillé sur le travail présenté dans Nature Biomedical Engineering peut être trouvé sur nanotechweb.or
MON COMMENTAIRE/ Belle performance qui consiste à transformer l’acide gastrique de l’estomac en électricité et transmission électronique !!!!!
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Decaying atoms feel a tiny frictional force, say physicists
Feb 9, 2017
Les atomes en désexcitation ressentent une force de frottement minuscule, disent les physiciens
Feb 9, 2017 3 commentaires
Artiste, impression, atome
Friction atomique: un effet minuscule qui ne peut jamais être mesuré
Un atome excité se décomposant sous vide expérimente une force très semblable au frottement, selon des calculs effectués par des physiciens au Royaume-Uni. À première vue, le résultat semble violer le principe d'équivalence d'Einstein. Cependant, les chercheurs calculent que, en fait, la relativité monte à son propre secours, et la masse perdue de l'atome tandis qu’il décroît à l'état fondamental lui permet de perdre l'impulsion sans ralentir.
La théorie de la relativité restreinte d'Einstein dit très bien qu'il n'existe pas de mouvement absolu: les lois de la physique sont les mêmes dans tous les cadres de référence inertiels. Les physiciens théoriques Matthias Sonnleitner, Nils Trautmann et Stephen Barnett de l'Université de Glasgow ont remarqué une contradiction apparente, cependant, lorsqu'ils envisagent un problème de mécanique quantique.
Un atome excité sous vide décroît à un état d'énergie inférieur, émettant un photon dans une direction aléatoire. Pour simplifier, le problème est normalement résolu dans le cadre de repos de l'atome. Dans ce cadre, la magnitude de la quantité de mouvement du photon est indépendante de sa direction, de sorte que, comme un photon est également susceptible d'être émis dans n'importe quelle direction, les valeurs attendues de la quantité de mouvement du photon et du moment de recul consécutif restent constantes à zéro.
Cependant, le trio a également considéré le problème dans un cadre dans lequel l'atome se déplace: à cause de l'effet Doppler, un photon émis dans le même sens de déplacement que l'atome serait « bleu-décalé », ayant sa fréquence et donc son moment , augmenté; Tandis qu'un photon émis dans la direction opposée serait décalé en rouge et aurait son moment diminué. L'atome aurait donc une force nette proportionnelle à son élan, mais dans le sens opposé - effectivement, il ferait en quelque sorte l'expérience du frottement avec le vide.
Cela semble violer le principe de relativité parce que si la vitesse de l'atome change, un observateur peut mesurer ce changement de vitesse et l'utiliser pour déterminer le mouvement absolu du cadre de référence de l'observateur. Sonnleitner dit que le trio a passé "des semaines a se questionner sur leur santé mentale". Ils ont ensuite découvert un article antérieur, publié sur le serveur d'arXiv (pré-impression en 2012), dans lequel Wei Guo de l'Université Queens de Charlotte en Caroline du Nord a identifié le problème, mais n'a pas pu le résoudre.
Les chercheurs de Glasgow ont finalement réalisé que, bien qu'ils n'eussent pas explicitement inclus la relativité dans leurs calculs, ils avaient néanmoins toqué à la porte arrière: lorsqu'un atome émet un photon et décroît à un état d'énergie inférieur, l'équation classique E = mc2 montre que la masse doit également diminuer. Bien que la diminution soit minime, elle est justement suffisante pour compenser la diminution de la quantité de mouvement, ce qui permet à sa vitesse de rester constante. Cela ne fonctionne que lorsqu'une petite correction souvent négligée proposée en 1888 par le physicien Wilhelm Röntgen (qui a remporté le prix Nobel de 1901 pour la découverte des rayons X) est incluse pour tenir compte de l'interaction entre le dipôle électrique de l'atome en mouvement et un champ magnétique . Dans cette dernière recherche, le champ magnétique est associé à des fluctuations de vide quantique. "[Guo's 2012 publication ] a bousculé le terme Röntgen à un moment donné", explique Sonnleitner. "Le terme de Röntgen est nécessaire pour obtenir le changement correct de moment. C'est seulement alors que vous voyez que c'est juste dû à un changement de masse et non à un changement de vitesse."
Bien que les chercheurs aient considéré la situation la plus simple possible, dans laquelle un atome dans le vide décroît par émission de photons, le phénomène est en principe applicable chaque fois qu'un atome absorbe ou émet un photon. «Si cet effet était plus grand», dit Sonnleitner, «vous verriez sa contribution chaque fois que vous avez essayé de refroidir un atome, par exemple. En pratique, cependant, d'autres influences sont beaucoup plus importantes dans ces cas, donc l'effet n'est pas significatif. Il ajoute: «Les expériences s'améliorent, tant mieux maintenant qu'il est vraiment difficile de dire que quelque chose ne peut pas être mesuré du tout, mais du moins pour autant que j’ai vu que ce n'est pas encore possible.
«C'est un point conceptuel intéressant», dit le physicien théoricien Peter Milonni de l'Université de Rochester aux États-Unis. "Peut-être que ce travail ouvrira la voie à des expériences pour sonder cette différence conceptuelle entre le changement de moment associé au mouvement transrationnel et le changement de moment associé à la dynamique énergétique interne - ces genres de choses sont bien connues en physique nucléaire. Conduire à des conséquences pratiques dans la théorie du refroidissement et du piégeage au laser et de nouvelles façons de piéger les atomes et ainsi de suite: je ne pense pas, mais je pourrais avoir tort.
La recherche est décrite dans Physical Review Letters.
A propos de l'auteur
Tim Wogan est un écrivain scientifique basé au Royaume-Uni
MON COMMENTAIRE / Sujet théoriquement très intéressant dans la mesure où il met en cause un effet de frottement dans un vide dont les propriétés de frein restent à définir
