LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/PHYSICS WORLD COM //SEPT 2017 FIN

Curieuse fin de septembre 2017 sur PHYSICS WORLD où  l’on découvre  des manips très menues ou très hypothétiques ,en même temps que de grandes nouvelles ( détection d’ondes gravitationnelles par VIRGO /Italie)

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1Les projectiles mous  à déplacement de forme se déplacent plus vite

Shape-shifting soft projectiles travel faster

Sep 13, 2017 12 comments

13 sept., 2017 12 commentaires

Image composée d'un temps écoulé montrant une goutte d'eau propulsée dans l'air

Décollage: séquence temporelle d'un objet catapulté

Les gouttelettes liquides ou les objets solides et doux peuvent être catapultés avec plus de deux fois l'énergie des projectiles rigides, selon les physiciens en France. Ils disent que cette «super propulsion» repose sur une impulsion supplémentaire fournie par l'étirement et la compression de la déformation et  que cela pourrait avoir des applications pratiques dans des domaines allant de la balistique à la bio-ingénierie.

L'effet concerne des surfaces superhydrophobes qui, comme les feuilles de lotus, sont très difficiles à mouiller. Auparavant, les scientifiques avaient montré que les gouttelettes liquides peuvent rebondir sur ces surfaces tout comme des boules élastiques, et maintenant Franck Celestini de l'Université de Côte d'Azur à Nice et ses collègues viennent de démontré que ces surfaces peuvent être utilisées pour créer des catapultes très efficaces.

La catapulte dans leur cas était constituée d’ un petit ressort vertical avec une extrémité ancrée au sol et l'autre soutenant une plaque métallique. Initialement comprimé et maintenu au repos par un électro-aimant, le ressort subit un mouvement harmonique lorsqu'il est relâché - en montée et en tombant sur une distance de quelques millimètres mais avec une accélération jusqu'à 10 fois celle de la gravité terrestre.

Si les chercheurs avaient simplement placé de petits objets rigides sur la plaque, le résultat aurait été direct. Chaque objet serait poussé vers le haut jusqu'à ce que la plaque atteigne sa vitesse maximale, puis commence à décélérer, ce qui se produit à mi-chemin de l'expansion du ressort. À ce moment-là, l'objet - continuant à se déplacer vers le haut avec la vitesse de pointe de la plaque - serait éjecté par la catapulte.

Au lieu de cela, l'équipe a couvert la plaque avec un polymère superhydrophobe, puis a placé des gouttelettes d'eau par dessus. Dans ce cas, l'accélération vers le haut de la plaque étale la goutte vers l'extérieur, en la comprimant dans la direction verticale. Cela ralentit son centre de masse par rapport à la plaque - ce qui tend à retarder le moment d'éjection de la goutte.

Cependant, l'étalement horizontal ne se prolonge pas indéfiniment. À un certain point, la tension superficielle provoque la chute pour réassurer sa forme sphérique normale, avant de dépasser et ensuite de s'étendre le long de l'axe vertical. Cette expansion verticale donne la marge de vitesse verticale supplémentaire, ce qui signifie que lorsqu’elle survole la plaque, sa vitesse est supérieure à ce qu'elle serait autrement.

Celestini et ses collègues ont fait leur expérience en utilisant une gamme de raideurs de ressorts et des tailles de gouttes variées, qui ont varié la fréquence du mouvement vers le haut et vers le bas de la catapulte et la compression et l'expansion des gouttes. Comme ils le rapportent dans Physical Review Letters, ils ont constaté que les gouttes ont réalisé  le plus grand coup de pouce lors de l'oscillation environ trois fois plus vite que le ressort - la vitesse d'éjection et l'énergie cinétique étant, respectivement, environ 1,5 et 2,5 fois supérieures à celles d'un objet rigide .

En répétant l'exercice mais en remplaçant les gouttelettes par des ballons élastiques fabriquées à partir d'un polymère absorbant l'eau, les chercheurs ont obtenu essentiellement le même résultat: un gain d'énergie cinétique d'environ 250% pour un rapport de fréquence d'environ 3. En tant que tel, ils disent qu'ils "Démontrent clairement la généralité du phénomène", ajoutant qu'il diffère des phénomènes résonnants classiques en ce que les oscillateurs harmoniques et paramétriques entraînés présentent des rapports de fréquence de 1 et 2, respectivement. Ils suggèrent que l'effet soit considéré comme une "résonance unique".

Le groupe a trouvé qu'il pourrait modéliser la déformation des projectiles en utilisant une équation d'onde simple basée sur la loi de Hooke. Bien que n'étant pas capable de calculer analytiquement le taux de fréquence optimal, les chercheurs l'ont fait numériquement en supposant trois conditions limites de base, puis en calculant le temps d'éjection et l'augmentation de l'énergie cinétique pour divers rapports. Cette procédure a donné une valeur - 3,4 - proche de celle obtenue expérimentalement.

Cette valeur, explique Celestini, permet à un projectile d'être propulsé vers le haut avec une contribution significative à la fois de la catapulte et du centre de masse de l'objet. Si le rapport de fréquence est trop petit, l'objet ne commence à se mouvoir qu'une fois que la plaque a atteint la hauteur maximale (et avec elle, une  vitesse nulle). Mais si le ratio est trop élevé - en d'autres termes, si l'objet est proche d'être rigide - alors les oscillations de l'objet deviennent insignifiantes.

Jonathan Boreyko de Virginia Tech aux États-Unis fait l'éloge du groupe français pour sa «découverte passionnante», arguant que la recherche pourrait conduire à un certain nombre d'applications pratiques. Parmi ceux, suggère-t-il, sont en mesure de trier les chutes par taille ou élasticité - compte tenu de la fréquence d'oscillation du ressort spécifique qui augmenterait leur vitesse dans chaque cas. Une autre possibilité, dit-il, serait de transporter des gouttelettes dans des systèmes tridimensionnels de laboratoire sur puce.

Celestini croit également que le travail pourrait avoir des applications militaires. Il estime que les résultats pourraient conduire à «une nouvelle catapulte efficace pour le lancement de l'avion», mais disons sans fournir de détails actuellement

MON COMMENTAIRE /  Ce n’est pas la première fois que l’on constate que tout n’est pas encore découvert dans la dynamique des objets propulsés ou catapultés …Je rappelle à mes lecteurs qu’ il a fallu attendre le milieu du XIX siècle pour s’apercevoir qu’il fallait imprimer aux  projectiles durs une trajectoire hélicoïdale pour la stabiliser ( même en tir tendu) et donc rayer les tubes des armes à feu  (En 1879,c’est  George Greenhill, un professeur de mathématiques à l'École royale militaire à Woolwich, Londres) qui a mis au point  la première règle empirique pour le calcul du taux de rotation optimale a imprimer  pour les balles en plomb.

 Bravo pour les chercheurs de Nice  ! Je recommande à mes lecteurs de lire le forum qui s’intéresse  surtout à la variation de tension superficielle des gouttes….

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Le mécanisme pourrait arrêter les ondes spirales mortelles dans le cœur

Mechanism could stop deadly spiral waves in the heart

Sep 13, 2017

Back to front: simulation showing colliding spiral wave-front and wave-back

13 septembre 2017

Simulation montrant une spirale en collision en avant et en arrière

Un mécanisme qui pourrait rompre des ondes spirales potentiellement mortelles dans le tissu cardiaque a été identifié dans des simulations réalisées par une équipe dirigée par Sasha Panfilov à l'Université de Gand en Belgique. Les ondes spirales peuvent provoquer des battements cardiaques irréguliers (arythmies) et l'équipe indique que le mécanisme nouvellement découvert pourrait aider à arrêter cette  évolution  potentiellement mortelle.

Le cœur est une pompe mécanique qui est régie par une activité électrique. Les chercheurs savent également que la déformation mécanique du cœur par des forces extérieures peut affecter son fonctionnement normal - un processus appelé mechano-electrical feedback (MEF). Des impacts physiques sur la poitrine sont reconnus à la fois pour provoquer et corriger des arythmies, par exemple, mais  les impacts peuvent aussi  causer la mort.

L'équipe a simulé le  MEF en utilisant un modèle informatique 2D des propriétés électriques et mécaniques du tissu cardiaque. Les ondes spirales ont été initiées lors de la simulation, puis le système a été soumis à des impulsions mécaniques simulées de durée et de résistance variables. Dans certaines circonstances, la pulsation provoque une onde en spirale avant d'entrer en collision avec le phénomène  précédent. Dans certains cas, cela provoque une dissipation de l'onde en spirale.

En écrivant dans Physical Review Letters, l'équipe affirme que ses prédictions pourraient être testées expérimentalement dans des systèmes comprenant des tissus cardiaques excisés, des cultures cellulaires et des cœurs vivants.

A propos de l'auteur Hamish johxon

MON COMMENTAIRE /L’article est intéressant quoique  uniquement  basé sur un modèle mathématique  et n’a pas même déclenché de manip ….Mais ce qui m’interroge  c’est l’auteur affirmant que  des coups thoraciques répétés sont dangereux….N’est-ce pas pourtant ce qu’ il est recommandé de faire en cas de malaise cardiaque (la technique des chocs  par  croisement des mains  a été publiée chez l'homme pour la première fois en 1960 par Kouwenhoven) ??????

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La matière noire auto-interactive explique-t-elle la diversité galactique?

Does self-interacting dark matter explain galactic diversity?

Sep 14, 2017

Coming together: simulation uses LIGO data to explain black hole binaries

14 septembre 2017

Visualisation 3D des ondes gravitationnelles produites par deux trous noirs en orbite

En complément: la simulation utilise les données LIGO pour expliquer les binaires des trous noirs

Une nouvelle simulation par les physiciens aux États-Unis suggère que les interactions entre les particules de matière noire peuvent expliquer pourquoi Des galaxies avec des masses similaires peuvent avoir pourtant  différentes courbes de rotation.

Le modèle de matière sombre froide (CDM) suppose que les particules de matière sombre interagissent très faiblement. Lorsqu'il est combiné avec une constante cosmologique (Λ) qui décrit l'expansion de l'univers, le modèle ΛCDM est très bon pour expliquer la structure à grande échelle de l'univers. Cependant, le CDM n'est pas très bon pour prédire la répartition de la masse dans les galaxies individuelles une fois qu'elles se sont formées.

En 2000, David Spergel et Paul Steinhardt à l'Université de Princeton ont soutenu que cette lacune pourrait être éliminée si les particules de matière sombre interagissaient plus fortement les unes avec les autres. Cela a depuis été nommé le modèle de matière noire (SIDM) auto-interagissant.

Dernièrement, Hai-Bo Yu à l'Université de Californie Riverside, Monoj Kaplinghat à l'Université de Californie Irvine ont montré que SIDM peut expliquer la diversité observée des distributions de masse dans certaines galaxies.

Les astronomes décrivent généralement la distribution de masse d'une galaxie en termes de courbe de rotation. C'est un tracé des vitesses de rotation des étoiles d'une galaxie en fonction de leur distance au centre de la galaxie. Parce que la galaxie est principalement retenue par la colle gravitationnelle de la matière noire, la courbe de rotation révèle l'emplacement du halo lui aussi  invisible de matière noire qui enveloppe la galaxie. Ce qui a dérangé les astronomes, c'est que les galaxies de masse similaire peuvent présenter des courbes de rotation significativement différentes - ce qui n'est pas prévu par le MDP.

Yu, Kaplinghat et ses collègues ont créé un modèle informatique qui calcule la courbe de rotation d'une galaxie d'une certaine masse contenant à la fois de la matière sombre et visible. Le SIDM est utilisé pour décrire la matière noire dans la région centrale du halo de matière sombre, où les collisions entre les particules de matière noire sont plus susceptibles de se produire. Le MDP est utilisé pour modéliser les interactions de la matière sombre dans la région externe du halo, et l'effet de la matière visible sur la structure de la galaxie est également inclus. En outre, l'histoire de la formation du halo de matière sombre est prise en compte dans le modèle.

L'équipe a utilisé son modèle pour calculer les courbes de rotation des galaxies avec des paramètres similaires à ceux des 30 galaxies connues des astronomes. En décrivant cela  dans Physical Review Letters, l'équipe a déclaré qu'elle pouvait reproduire la diversité des courbes de rotation décrivant les 30 galaxies. Cela leur a permis de conclure que le SIDM pourrait contribuer à la diversité observée des courbes de rotation.

A propos de l'auteurHamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.com

MON COMMENTAIRE /Mes lecteurs  vont me juger  comme un sceptique professionnel ! En effet voilà une matière noire  qui jusqu ‘à présent n’a donné lieu à aucune  publication de caractérisation directe  et qui n’est  détectée qu’ indirectement par ces courbes de rotation  des galaxies   …..Matière  tellement noire ou sombre qu’ on est actuellement incapable  de décrire sa structure  sauf  sa sensibilité supposée à l’attraction gravitationnelle   …..Esi-il  raisonnable d’empiler alors  sur le modèle de David Spergel et Paul Steinhardt une variation  de ce pouvoir d’auto–attraction ????Je ne le crois pas : gare aux phantasmes  des modèles de mathématiciens !!!!

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Cassini héroïque fait le sacrifice ultime

Heroic Cassini makes the ultimate sacrifice

15 septembre 2017

Après deux décennies dans l'espace, la mission de Cassini finira aujourd'hui (15 septembre) alors que l'engin est volontairement lancé dans l'atmosphère de Saturne, où il va brûler à l'entrée. Selon les scientifiques de la mission, Cassini continuera à recueillir des données scientifiques précieuses tout au long de cet acte final, à partir duquel nous pourrions apprendre des choses sur l'atmosphère de la planète. Cette finale évitera également l'événement peu probable que Cassini s'écrase dans l'une des lunes de Saturne à l'avenir - Titan et Enceladus pourraienten effet  tous deux contenir des environnements habitables qui pourraient être contaminés par l'épave.

"Nous savons tous que cette journée arriverait depuis longtemps, mais cela semble étrangement irréel en ce moment", explique le spécialiste de la mission, Joshua Colwell. "Il y a une communauté de personnes associées à cette mission qui se dissoudra progressivement, c'est un jour triste pour moi, mais aussi un pour s'émerveiller du voyage et ce que nous avons appris etallons  encore apprendre des observations renvoyées par ce robot explorateur qui a été fiable jusqu'à la fin. "

Après avoir été lancée en octobre 1997, la mission américaine-européenne est entrée en orbite autour de Saturne en 2004. L'un de ses premiers jalons cruciaux était de transmettre la sonde Huygens de l'Agence spatiale européenne à la lune Titan de Saturne - le seul atterrissage jamais réalisé sur un corps dans l'extérieur solaire système. Les données transmises à la Terre par la mission Cassini-Huygens au cours des 13 dernières années ont transformé notre compréhension de Saturne et de ses lunes.

Depuis son lancement, cet artisan a parcouru huit milliards de kilomètres, a complété 162 volées ciblées des lunes de Saturne et a capturé près d'un demi-million d'images. Parmi ses réalisations se trouvent la découverte des mers de liquide de méthane sur Titan et la découverte des geysers à la surface d'Enceladus, qui indiquent que l'eau liquide atteint la surface de la lune en raison de l'activité hydrothermique. À ce jour, près de 4 000 articles ont été publiés, impliquant des données de la mission Cassini-Huygens.

Avec le vaisseau spatial qui manquait de carburant, les scientifiques de la mission ont décidé d'embarquer Cassini sur une dernière mission sacrificielle. Le Grand Final a commencé dans les derniers quelques jours d'avril de cette année, lorsqu'il s'est lancé dans une série de plongées de cinq mois dans l'espace entre Saturne et ses anneaux. Ces plongées audacieuses pourraient fournir des informations vitales sur la nature et l'origine des anneaux.

Dans un article de fond du numéro de septembre de Physics World, Colwell met cette opportunité dans sa signification historique: «L'intérieur de Saturne peut encore être caché, mais les astronomes ont regardé ses anneaux - l'un des éléments les plus frappants de notre  système solaire –connu  depuis les années 1600, et il m'a été très embarrassé que je ne puisse répondre à deux questions fondamentales à leur sujet: quel âge ont-ils et d'où sont-ilsvenus?

Vers midi, aujourd'hui, l'engin de 212 kg tombera dans l'atmosphère de Saturne, brûlant comme un météore. La connexion sera perdue peu avant car la friction rendra impossible pour le vaisseau spatial de maintenir une connexion avec la Terre. Les données recueillies dans ces crises de mort du spectromètre de masse de l'artisan pourraient révéler des informations vitales sur la composition de l'atmosphère de Saturne.

Colwell dit qu'il passera la journée à Pasadena avec des membres de son équipe, qui ont travaillé sur le Spectrographe Ultraviolet Imaging de Cassini. "C'està un moment malheureux de synchronisation céleste que nous perdons le vaisseau spatial à environ cinq heures du matin ici à Pasadena. Quelle façon de commencer la journée!" il dit.

Colwell s'intéresse maintenant au développement d'une mission CubeSat pour effectuer des expériences en orbite terrestre pour étudier les collisions dans les anneaux planétaires et dans le disque protoplanétaire. Pendant ce temps, de nombreux scientifiques de la mission Cassini devraient rejoindre les rangs de la mission Europa Clipper. Cette mission de la NASA prévue pour le lancement dans les années 2020 fera de multiples vœux sur la lune océanienne de Jupiter pour enquêter sur son habitabilité possible, en utilisant les leçons apprises de la manière dont Cassini a exploré Saturne.

A propos de l'auteur

James Dacey est éditeur de projets multimédia pour Physics World

MO COMMENTAIRE / je conseille à mes lecteurs de regarder les photos  de CASSINI  sur son site

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Comment faire des semi-métaux qui ne contiennent pas de métaux !

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How to make half-metals that contain no metals

Sep 18, 2017

Calculations predict new type of material for spintronics

18 septembre 2017

Illustration des niveaux d'énergie de spin-valley d'un semi-méta

Un nouveau type de matériel appelé «semi-métal de spin-valley» a été prédit par des calculs effectués par des physiciens en Russie, au Japon et aux États-Unis. Bien que le matériel ne soit pas encore caractérisé au  laboratoire, l'équipe affirme qu'il pourrait être utilisé dans de nouveaux types d'électronique biocompatibles et à base de carbone.

Les semi-métaux sont des matériaux dans lesquels seuls les électrons avec une polarisation de spin spécifique (spin-up, par exemple) participent à la conduction électrique. Ces matériaux peuvent donc créer des courants avec une polarisation de spin à 100%. Cela signifie que les semi-métaux pourraient être très utiles pour fabriquer des dispositifs spintroniques - composants qui utilisent le spin de l'électron pour stocker et traiter des informations.

Les matériaux qui sont connus comme semi-métaux sont des composés contenant des métaux de transition tels que le nickel et le manganèse. Ces éléments garantissent une forte interaction entre les électrons de conduction, ce qui entraîne une polarisation de rotation. Cependant, ces composés métalliques ne conviennent pas à de nombreuses applications futures de spintronique, par exemple une électronique biocompatible et des dispositifs à base de carbone et de molécules organiques.

Ce dernier travail est réalisé par Alexander Rozhkov, Artem Sboychakov, Kliment Kugel et ses collègues de l'Institut d'électrodynamique théorique et appliquée de Moscou, RIKEN au Japon et de l'Université du Michigan aux États-Unis. L'équipe a réalisé des calculs qui suggèrent que les semi-métaux peuvent être fabriqués à partir de composés qui ne contiennent pas de métaux de transition.

Les chercheurs se sont concentrés sur des matériaux appelés isolateurs à ondes de densité de spin, qui contiennent une disposition périodique microscopique de régions à polarisation de spin non nulle. Ces matériaux comportent quatre bandes d'énergie qui sont caractérisées par la charge du porteur (électron ou trou) et le spin du porteur (haut ou bas). De telles bandes sont souvent appelées vallées et les dispositifs qui tentent de les exploiter à des fins pratiques sont «valleytronics».

Les calculs réalisés par Rozhkov et ses collègues montrent que lorsque certains isolateurs d’onde de spin-densité sont dopés en ajoutant des atomes d'impuretés, deux des vallées acquerront des porteurs de charge et supporteront donc la conduction électrique. Ces deux vallées peuvent former la base d'un semi-métal. Selon la composition du matériau dopé, il peut s'agir d'un métal semi-métallique conventionnel ou d'un nouveau type de matériau que les chercheurs ont baptisé «semi-métal de spin-valley».

Sboychakov dit qu'il appartient maintenant aux physiciens expérimentaux d'essayer de créer les composés dopés. "Il existe de nombreux matériaux décrits de manière adéquate par le modèle que nous avons traité", dit-il. "Je suis donc convaincu que la phase que nous avons prédit sera finalement découverte, soit dans un matériau disponible aujourd'hui, soit en un matériau qui doit encore être synthétisé ".

La recherche est décrite dans Physical Review Letters.

A propos de l'auteuror

Hamish Johnston

Hamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.com

MON COMMENTAIRE /J’attends de voir si les prédictions de ces calculateurs se réalisent !

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Système de trous noirs supermassifs  binaires repérés dans la galaxie de Seyfert

Binary supermassive black hole system spotted in Seyfert galaxy

Sep 20, 2017

Two for one: bright radio sources at the heart of NGC 7674

20 septembre 2017

Image des deux sources radio brillantes dans NGC 7674

Deux pour une: sources radio brillantes au cœur de NGC 7674

Une paire de trous noirs supermassifs (SMBH) pourrait être en orbite autour d'une galaxie qui se situe à 400 millions d'années-lumière de la Terre - selon les astronomes en Inde et aux États-Unis. Le système binaire semble avoir une masse combinée d'environ 40 millions de Soleils et les trous noirs sont séparés par un peu plus d'une année-lumière. L'observation semble sauvegarder une prédiction théorique reliant les émissions  radio galactique  dues à la présence d'un SMBH binaire.

Aujourd'hui, il n'y a qu'une seule observation confirmée d'un SMBH binaire, dans une radio galaxie appelée 0402 + 379. Cet objet est à 750 millions d'années-lumière et les deux SMBH ont une masse combinée de 15 milliards de Soleils et sont séparés par environ 24 années-lumière.

 Preeti Kharb et Dharam Lal au Centre National de Radio Astrophysique de Pune et David Merritt à l'Institut de Technologie de Rochester ont identifié un éventuel deuxième SMBH binaire plus compact et plus proche de la Terre. Il se trouve dans la galaxie spirale de Seyfert NGC 7674 et a été étudié à l'aide du Very Long Baseline Array (VLBA) de radio-télescopes aux États-Unis.

La résolution angulaire exceptionnellement bonne de la VLBA a permis au trio d'identifier deux sources compactes d'ondes radio intenses au centre de NGC 7674. "Les deux sources radio ont des propriétés qui sont connues pour être associées à des trous noirs massifs qui augmentent le gaz" explique Kharb.

Les calculs suggèrent que le binaire a une période orbitale d'environ 100 000 ans. Bien qu'il diffuse des ondes gravitationnelles, celles-ci sont trop faibles en fréquence pour être vues par des détecteurs existants ou prévus. Dans l'Astronomie de la Nature, les trio soulignent que de tels objets contribueraient au signal de fond de l'onde gravitationnelle qui devrait imprégner le cosmos.

Merritt souligne que NGC 7674 est une source radio "en forme de Z", qui se réfère à la forme tordue des émissions de radio de la galaxie. On pense que cette structure particulière se forme au lendemain de la fusion de deux galaxies, chacune contenant un SMBH. "La détection d'un trou noir supermassif binaire dans cette galaxie confirme également une prédiction théorique selon laquelle ces binaires devraient être présents dans les sources radio dites en forme de Z", explique Merritt.

On pense que les SMBH binaires existent au cœur de certaines galaxies elliptiques formées par la fusion de deux grandes galaxies en spirale - chaque galaxie apportant son propre SMBH. En revanche, on ne pense pas que la formation de galaxies de Seyfert implique la fusion de grandes galaxies. On ne s'attend pas à ce que Seyferts abrite des SMBH binaires, ce qui rend cette dernière observation surprenante.

A propos de l'auteur

Hamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.c

MONCOMMENTAIRE/ Je suis intéressé par le phénomène car il reste encore trop discret pour nous délivrer un signal d’ondes gravitationnelles O.G  visibles par LIGO/VIRGO  ……Je m’interroge sur ce bruit O.G  très faible  et probablement permanent mais variable …..Dès l’instant qu’ on a prouvé l’existence de ces ondes  ( 3 ans déjà !) je me suis penché sur leur dissipation et sur  leurs caractéristiques d’amortissement  …..Que notre Univers  présente  un espace-temps en expansion  « tremblotant »  et variable   on peut l’admettre …..Mais si le principe de conservation de l énergie  s’applique  à un univers isolé il faut rechercher ou disparait   cette énergie vibrationnelle  ou bien se demander comment elle  s’ y accumule…….

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Les rayons cosmiques ultra-haute énergie ont des origines extra-galactiques

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Ultra-high-energy cosmic rays have extra-galactic origins

Sep 21, 2017

Pierre Auger Observatory homes in on mystery sources

21 septembre 2017

Photographie nocturne d'un détecteur Cherenkov en Argentine

Regarder le ciel: un détecteur Cherenkov en Argentine

La preuve que les rayons cosmiques ultra-haute énergie proviennent de l'extérieur de la Voie lactée a été publiée par des astrophysiciens travaillant sur l'Observatoire Pierre Auger en Argentine. Leur mesure a une signification statistique de 5.2σ et semble régler un débat décennal sur l'origine des rayons cosmiques avec des énergies supérieures à environ 1 EeV (1018 eV).

Les rayons cosmiques sont principalement des noyaux atomiques qui bombardent la Terre de l'espace extra-atmosphérique et ont des énergies allant d'environ 10^9 eV jusqu'à 10^20 eV. Parce qu'ils ont une charge électrique, les rayons cosmiques sont déviés par les champs magnétiques qui imprègnent la Voie lactée. Ce processus peut être assimilé à la diffusion aléatoire de la lumière par un brouillard épais et il tend à détruire toutes les informations sur l'origine de ces rayons cosmiques.

En conséquence, les rayons cosmiques détectés sur Terre semblent arriver en nombres égaux de toutes les directions. Cela a permis aux  astronomes  de se demander si les particules sont accélérées dans la voie lactée, ou si elles ont des origines extragalactiques.

Cependant, ce brouillage directionnel ne devrait pas être parfait. Il est possible que certaines informations directionnelles puissent être extraites des mesures sur des rayons cosmiques extrêmement énergétiques, car ceux-ci ne sont pas déviés autant par les champs magnétiques que leurs homologues à faible énergie.

Cela a maintenant été confirmé par une équipe internationale de chercheurs qui a étudié l'arrivée de plus de 30 000 rayons cosmiques ultra-haute énergie avec des énergies supérieures à 8 EeV.

Quand une particule de rayons cosmiques entre en collision avec un noyau dans l'atmosphère, elle crée une douche de milliards de particules qui pleut sur Terre. L'Observatoire Pierre Auger comprend 1600 détecteurs de particules Cherenkov répartis sur 3000 km2 en Argentine. Les détecteurs multiples voient la douche et une mesure minutieuse des temps d'arrivée à chaque détecteur donne la direction du rayon cosmique. L'énergie du rayon cosmique est déterminée par l'intensité des signaux dans les détecteurs Cherenkov.

Il existe également 27 télescopes fluorescents situés dans quatre endroits distincts dans la région de l'observatoire. Ceux-ci détectent la lumière fluorescente qui est émise lorsque les particules de la douche interagissent avec de l'azote dans l'atmosphère. Cette information sert à affiner les mesures d'énergie et de direction effectuées par les détecteurs Cherenkov.

Les mesures ont révélé que le taux d'arrivée des rayons cosmiques ultra-haute énergie est environ 6% plus élevé dans la moitié du ciel. De plus, l'excès se situe à environ 120 ° du centre de la voie lactée, ce qui suggère des origines extra galactiques. Après avoir corrigé ses données pour la courbure attendue de ces rayons cosmiques par les champs magnétiques de la voie lactée, l'équipe dit que les particules semblent venir des directions dans l'espace qui ont une forte densité de galaxies voisines.

"Je considère que c'est l'un des résultats les plus intéressants que nous ayons obtenus et qui résolvent un problème ciblé lorsque l'observatoire a été conçu par Jim Cronin et moi-même il y a plus de 25 ans", explique Alan Watson, de l'Université de Leeds, qui est porte-parole émérite de l'Observatoire Pierre Auger.

Parce que les rayons cosmiques ultra-haute énergie ne sont pas produits dans notre galaxie, il est probable que leurs origines se trouvent dans des galaxies qui ne ressemblent pas à la Voie lactée. Watson pointe vers des galaxies telles que Centaurus A, qui semble contenir un trou noir supermassif qui stimule des jets relativistes de particules. Watson a déclaré à Physics World que les ondes de choc dans de tels jets pourraient accélérer les noyaux afin qu'ils deviennent des rayons cosmiques ultra-haute énergie.

La prochaine étape pour l'Observatoire Pierre Auger est de mieux comprendre les types de noyaux qui composent des rayons cosmiques ultra-haute énergie. C'est la tâche de la prochaine phase de l'observatoire, qui s'appelle AugerPrime et se déroulera jusqu'en 2025. Cela implique de couvrir chaque détecteur Cherenkov avec un scintillateur en plastique qui sert à détecter les muons dans les douches de rayons cosmiques. La connaissance de la teneur en muon permettra aux scientifiques de déterminer si la douche a été créée par un hydrogène ou un noyau de fer, par exemple. Les différents noyaux ont des masses et des charges différentes, qui déterminent comment un rayon cosmique est courbé par des champs magnétiques. Avoir cette information pourrait conduire à une meilleure compréhension des champs magnétiques dans la voie lactée - et finalement identifier les sources de rayons cosmiques ultra-haute énergie.

La recherche est décrite dans Science.

A propos de l'auteur

Hamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.com

MON COMMENTAIRE /Un de mes lecteurs pense à une pluie de matière noire   insensible aux champs magnétique  et qui  « explose « en arrivant sur notre atmosphère !

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Collider nous délivre  une goutte de soupe primordiale

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Collider serves up drop of primordial soup

Sep 22, 2017

Quark–gluon plasma produced at record low energies

22 septembre 2017

Photographie du détecteur PHENIX et une image superposée de traces de particules reconstruites

Tiny drop: PHENIX et les traces de particules reconstruites à partir d'un QGP

Une petite goutte d'une "soupe" ultra-chaude exotique qui a imprégné l'univers pendant un instant immédiatement après le Big Bang semble avoir été créée dans les collisions entre les noyaux d'or et les deuterons au Collisionneur à Ion Lourd Relativiste (RHIC) au Brookhaven National Lab aux Etats Unis. La preuve qu'un plasma de quark-gluon (QGP) peut être généré même lors de collisions impliquant des noyaux très légers tels que le deutéron a  émergé il y a cinq ans à partir des données du Large Hadron Collider à Genève. Mais les nouveaux résultats de RHIC poussent ces preuves à enregistrer des énergies de collision, ce qui devrait aider les physiciens à mieux comprendre comment un QGP se forme et évolue.

Un plasma de quark-gluon (QGP) se produit à une température d'environ 100 000 fois celle du centre du Soleil. Les protons et les neutrons "fondent" dans une masse illimitée de quarks et de  leurs particules porteurs de force, des gluons. Cet état extrême de la matière est censé avoir persisté pendant quelques millisecondes après le Big Bang, mais peut être créé artificiellement en collision de noyaux très lourds qui se déplacent à près de la vitesse de la lumière.

La première preuve, quoique indirecte, de telles collisions a été revendiquée par des scientifiques du CERN en 2000, qui ont lancè des faisceaux d'énergie élevée d'ions de plomb en cibles fixes en plomb ou en or. Cinq ans plus tard, les physiciens travaillant à RHIC ont également montré qu'ils pouvaient créer un QGP - dans ce cas en collisionnant  deux faisceaux d'ions d'or. Cependant, ces résultats présentaient une surprise: les physiciens s'attendaient à ce qu'un QGP se comporte comme un gaz, mais il semblait plutôt ressembler à un liquide.

Traçant les trajectoires des milliers de particules créées lors de chaque collision, les chercheurs de RHIC ont constaté que les particules n'étaient pas émises dans des directions aléatoires comme elles seraient dans un gaz. Au contraire, certaines émissions ont été corrélées, ce qui signifie que plus de particules ont volé à un angle étroit par rapport au plan de la collision que celles émises à peu près à angle droit. Cette distribution elliptique signifiait que les particules se déplaçaient collectivement et en fait en  "coulant" ensemble comme un liquide parfait sans frottement, selon les chercheurs.

Le dernier travail montre que cet état liquide semble être créé même lorsque des noyaux lourds entrent en collision avec des noyaux très légers à faible énergie. Le premier aperçu d'un tel QGP à petite échelle est venu en 2012 à partir de l'analyse des collisions entre les noyaux de plomb et les protons au Large Hadron Collider du CERN - des événements qui étaient simplement un contrôle pour les collisions de plomb-plomb plutôt que de générer  le plasma eux-mêmes. Ce résultat a incité les scientifiques de la collaboration PHENIX de RHIC à réanalyser les données des collisions entre les noyaux d'or et les deuterons, des particules constituées d'un proton et d'un neutron. Comme ils l'ont signalé en 2013, ils ont également vu des signes révélateurs d'écoulement de fluide. Quelques années plus tard, l'équipe de PHENIX a vu un comportement similaire dans les collisions entre les noyaux d'or et l'hélium-3.

Depuis, les chercheurs de PHENIX sont retournés à des événements d'or-deuteron. Mais cette fois, ils ont étudié l'effet de la variation de l'énergie de collision pour voir si le comportement  en  liquide disparaît. En effectuant des mesures sur cinq semaines l'année dernière, les manips ont placé l'énergie de collision à quatre niveaux différents: 200, 62,4, 39 et 19,6 GeV. Ils ont trouvé des corrélations très similaires à toutes les énergies lors de la comparaison des trajectoires de particules regroupées en paires et en séries de quatre. À 200 GeV, ils ont également examiné les corrélations à six particules. Leur conclusion: le flux de liquide se produit probablement jusqu'à au moins 20 GeV.

Selon la porte-parole adjointe de PHENIX, Julia Velkovska, de l'Université Vanderbilt au Tennessee, les gouttelettes qu'ils ont créées cette fois-ci sont environ 100 fois plus petites que celles générées par des collisions entre de gros noyaux - occupant le volume de seulement quatre protons. Les calculs suggèrent que les plasmas ne durent que près d'un cinquième du temps - un fugitif de 7 × 10-24 s. "Nous avons trouvé des corrélations sur des échelles beaucoup plus petites qu'on ne le pensait auparavant", dit-elle. "Cela signifie que, tant que nous atteignons une densité d'énergie suffisamment élevée, la taille n'est pas si importante. Un QGP peut encore être formé."

La prochaine étape des chercheurs est de voir si d'autres signatures attendues d'un QGP, déjà vérifiées dans des collisions avec des noyaux plus lourds, sont également présentes dans ces collisions de plus petite taille. Une telle signature résulte de  l'abondance et le diagramme d'écoulement des différents types de particules émis dans les collisions. Le membre de la collaboration Darren McGlinchey, du laboratoire national de Los Alamos, affirme que les données sur l'abondance fournissent des informations sur la température d'un QGP.

Le collègue de PHENIX Ron Belmont, de l'Université du Colorado, dit qu'il est encore possible que les émissions elliptiques qu'ils ont observées ne soient pas liées à la formation de petites QGP mais plutôt aux propriétés nucléaires avant collision

(arXiv: 1707.06108 and arXiv: 1708.06983) and  publication in Physical Review Letters and Physical RAbout the author

Edwin Cartlidge  science writer based in Rome

 MON COMMENTAIRE /Je trouve illusoire d’attribuer de tels  plasmas d’ions très lourds  à une phase primordiale  de BIG BANG  …..L’intérêt vient  plutôt de leur comportement quasi liquide….

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 VIRGO « emballe » ses premières ondes gravitationnelles

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Virgo bags its first gravitational waves

Sep 27, 2017

Third detector helps pinpoint astronomical sources as fourth black-hole merger is detected

27 sept. 2017

Photographie du détecteur d'ondes gravitationnelles de VIRGO en Italie

Lignes perpendiculaires: le détecteur Virgo

L'observatoire VIRGO en Italie a détecté ses premières ondes gravitationnelles deux semaines seulement après l'allumage de l'installation améliorée. Le signal provient de la fusion de deux trous noirs lointains et a également été observé par les deux détecteurs LIGO aux États-Unis, qui ont déjà détecté trois fusions à trous noirs.

Détecter le même événement à trois endroits distincts sur Terre donne aux astronomes une meilleure idée de l'endroit où les ondes gravitationnelles ont été produites dans le ciel. Les télescopes peuvent rapidement être pointé vers cette partie du ciel pour rechercher le rayonnement électromagnétique délivré par le même événement - une discipline émergente appelée astronomie multimédia.

Situé dans la campagne plate près de Pise, Virgo est un interféromètre comprenant deux bras de 3 km de long dans une configuration perpendiculaire. Les détecteurs LIGO sont de conception similaire mais ont des bras de 4 km. La lumière laser est réfléchie à plusieurs reprises entre les miroirs suspendus aux extrémités de chaque bras puis combiné à un détecteur. Une onde gravitationnelle est une ondulation dans l'espace-temps et lorsqu'elle traverse un interféromètre, elle peut changer les distances entre les miroirs. Ceci est détecté comme un changement dans la façon dont la lumière laser interfère avec le détecteur.

Les premières ondes gravitationnelles à détecter par Virgo et LIGO ont traversé la Terre le 14 août 2017 et l'événement a été baptisé GW 170814. Les physiciens travaillant sur la collaboration LIGO-Virgo pensent que le signal a été créé par la fusion de deux trous noirs avec des masses environ 31 et 25 fois celle du Soleil. La fusion s'est produite à environ 1,8 milliard d'années-lumière et a créé un trou noir tournant d'environ 53 masses solaires. Au cours de la fusion, une énorme quantité d'énergie, égale à environ trois masses solaires, a été rayonnée comme des ondes gravitationnelles, dont une petite partie a finalement traversé la Terre.

En voyant l'événement dans trois détecteurs séparés géographiquement (plutôt que deux), il est plus facile d'identifier les ondes gravitationnelles. Ceci se fait en comparant le délai entre les temps d'arrivée du signal aux détecteurs et en comparant les forces relatives des signaux à chaque détecteur. La distance à la source est calculée à partir de l'intensité des ondes gravitationnelles.

Une mesure LIGO-Virgo réduit le volume de l'univers susceptible de contenir la source d'une onde gravitationnelle détectée d'un facteur 20 par rapport à une détection par LIGO seul. La zone de ciel qui est susceptible de contenir GW 170814 peut être limitée à environ 60 degrés carrés, soit environ 10 fois plus petite que possible avec des données provenant uniquement de LIGO.

La restriction de la source à une zone plus petite du ciel a permis aux astronomes de fixer 25 télescopes à la source de GW 170814 dans l'espoir de voir le rayonnement électromagnétique de la fusion des trous noirs. Aucun n'a été repéré, ce qui n'est pas surprenant pour ce type d'événement astronomique.

D'autres sources d'ondes gravitationnelles, telles que la fusion d'étoiles à neutrons, devraient émettre des quantités importantes de rayonnement électromagnétique. Bien que de tels événements n'aient pas encore été détectés par LIGO-Virgo, Imre Bartos de l'Université de Floride souligne que la durée plus longue et la fréquence plus élevée d'un signal provenant d'une fusion d'étoile neutronique rendraient son emplacement plus facile à identifier que GW 170814.

Le fait d'avoir un troisième détecteur fournit également plus d'informations sur les moments angulaires intrinsèques (spins) des trous noirs avant leur fusion. Les astrophysiciens avaient pensé que les trous noirs binaires se forment à partir d'étoiles binaires, ce qui signifie que leurs spins devraient être alignés. Comme les trois détections précédentes, cependant, les spins des trous noirs qui ont créé GW 170814 semblent être mal alignés. Bartos dit que cela suggère que les trous noirs se formaient indépendamment, peut-être dans les centres denses des galaxies, puis se sont combinés avant de fusionner.

Objectif ambitieux

Construit au début des années 2000, Virgo a fonctionné à partir de 2007-2011 sans détecter d'ondes gravitationnelles. Il a ensuite subi une longue mise à niveau qui a duré jusqu'à cette année.

"La mise à niveau de Virgo vers Advanced Virgo a eu un objectif ambitieux: améliorer considérablement la sensibilité de notre détecteur, afin de maximiser la probabilité de détecter les signaux d'onde gravitationnelle", déclare Federico Ferrini, directeur de l'Observatoire européen de la gravitation, qui exploite Virgo.

Virgo et LIGO sont maintenant à l'arrêt pour d'autres mises à niveau et Bartos espère que les trois détecteurs seront opérationnels à l'automne 2018.

Physics World a visité le détecteur LIGO Livingston aux États-Unis récemment et vous pouvez le lire à propos de "The great detector".

Bartos et Marek Kowalski de l'Université Humboldt et DESY en Allemagne ont rédigé le livre Physics World Discovery Multimessenger Astronomy, gratuit.

À propos de l’auteur Hamish Johnston i

  Mon commentaire : BRAVO LES Italiens !

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