Profitons d’un
temps de vacances pour diffuser la deuxième semaine du « LE MONDE SELON LA PHYSIQUE /PHYSICS
WORLD » qui semble intéresser
les RUSSES !
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1/Our universe: An expanding bubble in an extra
dimension
December 28,
2018, Uppsala University
Les
chercheurs de l'Université d'Uppsala ont mis au point un nouveau modèle pour
l'univers, un modèle qui pourrait résoudre l'énigme de l'énergie noire. Leur
nouvel article, publié dans Physical Review Letters, propose un nouveau concept
structurel, incluant l'énergie noire, pour un univers qui repose sur une bulle
en expansion dans une dimension supplémentaire.
Read more at: https://phys.org/news/2018-12-universe-extra-dimension.html#jCp
Nous savons
depuis 20 ans que l’univers se développe à un rythme de plus en plus rapide.
L'explication est "l'énergie noire" qui la pénètre, la poussant à se
développer. Comprendre la nature de cette énergie sombre est l’une des énigmes
primordiales de la physique fondamentale.
On a
longtemps espéré que la théorie des cordes fournirait la réponse. Selon la
théorie des cordes, toute la matière est constituée d’entités vibrantes
"semblables à des cordes". La théorie exige également qu'il y ait
plus de dimensions spatiales que les trois qui font déjà partie de nos
connaissances quotidiennes. Depuis 15 ans, il existe des modèles de théorie des
cordes censés générer de l'énergie noire. Celles-ci suscitent toutefois des
critiques de plus en plus virulentes et plusieurs chercheurs affirment
maintenant qu'aucun des modèles proposés à ce jour n'est réalisable.
Dans leur
article, les scientifiques proposent un nouveau modèle d'énergie sombre et
notre univers chevauchant une bulle en expansion dans une dimension
supplémentaire. L'univers entier est logé au bord de cette bulle en expansion.
Toute la matière existante dans l'univers correspond aux extrémités des chaînes
qui s'étendent dans la dimension supplémentaire. Les chercheurs ont également
montré que de telles bulles en expansion pouvaient naître dans le cadre de la
théorie des cordes. Il est concevable qu'il y ait davantage de bulles que la nôtre, correspondant à
d'autres univers.
Le modèle
des scientifiques d'Uppsala fournit une nouvelle image différente de la
création et du devenir futur de l'univers, tout en ouvrant la voie à des
méthodes de test de la théorie des cordes.
MES
COMMENTAIRES La saison semble fertile en
propositions mathématiques de modèles divers d’univers ! Après celui de POPLAWSKY
repris par Oxford nous faisant
jaillir d’un trou noir évolutif provenant d’un espace à dimensions supplémentaires
, voici maintenant la proposition
de l équipe Souvik
Banerjee, Ulf Danielsson, Giuseppe Dibitetto, Suvendu Giri, and Marjorie
Schillo/ de Upsala univ
« Emergent de Sitter Cosmology from Decaying
Anti–de Sitter Space”
Phys. Rev. Lett. 121, 261301 – Published 27 December
2018
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Description of rotating molecules made easy
December 28, 2018, Institute of Science and Technology
Austria
Les
diagrammes de Feynman sont appliqués en physique de la matière condensée. En
transformant des équations très complexes en ensembles de diagrammes simples,
la méthode s’est imposée comme l’un des outils les plus pointus de la boîte à
outils d’un physicien théorique. Giacomo Bighin, postdoc du groupe de Mikhail
Lemeshko à l’Institut de science et de technologie d’Autriche (IST Autriche), a
étendu la technique du diagramme de Feynman. Conçue à l'origine pour les
particules subatomiques, les objets les plus simples imaginables, la technique
peut désormais fonctionner avec des molécules - des objets bien plus complexes.
La recherche, publiée dans la revue Physical Review Letters, devrait
considérablement simplifier la description des rotations moléculaires dans les
solvants. Cela permet aux scientifiques de faire un pas de plus vers leur
objectif à long terme de comprendre les réactions chimiques dans les solvants
au niveau microscopique et de les contrôler éventuellement.
Passer d'une
discipline à l'autre est difficile et nécessite une bonne combinaison de
compétences et un environnement propice à de telles collaborations
interdisciplinaires. Giacomo Bighin, physicien en matière condensée, a
découvert un tel environnement chez IST Austria lorsqu'il a rejoint le groupe
de Mikhail Lemeshko, physicien moléculaire. Le résultat est une nouvelle
méthode de physique moléculaire qui peut grandement faciliter la description
des molécules en rotation dans les solvants et ouvre la voie à un contrôle
éventuel de leurs réactions.
"Les
molécules tournent toujours et leur interaction dépend de leur orientation
relative. En d'autres termes, si elles frappent une autre molécule par une de
leur extrémité, l'effet sera différent
de celui qu'elles obtiendraient avec l'autre extrémité", explique
Lemeshko. L'orientation des molécules et donc les réactions chimiques ont déjà
été contrôlées dans des expériences sur les gaz moléculaires, mais il est assez
difficile de faire de même dans les solvants. C'est vers un objectif à long terme que Mikhail
Lemeshko et son groupe travaillent chaque
étape à la fois. Le pas qu’ils
viennent de faire consiste à mieux décrire la rotation d’une molécule dans un
solvant, condition préalable à la maîtrise éventuelle des réactions dans cet
environnement.
Transférer
la méthode, cependant, n’a pas été facile. "Les diagrammes de Feynman
fonctionnent pour des particules de type point, telles que des électrons. Cela
signifie qu'elles ne sont pas affectées par la rotation - si vous faites
pivoter un électron, il a exactement la même apparence qu'auparavant. Les
molécules, en revanche, sont plus complexes et peuvent faire pivoter et
modifier leur orientation dans l’espace ", explique Giacomo Bighin. Afin
de transférer la méthode d'électrons en molécules, il a dû développer un
nouveau formalisme. Auparavant, on ne savait pas si cela fonctionnerait même
pour des molécules, et l’adaptation de la méthode prenait plus d’un an.
Maintenant, le formalisme est prêt à être utilisé dans les problèmes chimiques.
"Nous
nous attendons à ce que les personnes intéressées par des milieux plus moléculaires voient qu'il est
désormais possible d'étudier des molécules de cette façon. Cette technique
fournit des résultats extrêmement précis en physique de la matière condensée et
permet d'obtenir la même précision dans les simulations moléculaires", ajoute
Lemeshko.
MES
COMMENTAIRES je ne suis pas sûr que l’utilisation
des diagrammes de Feynman ait joué jusqu’ à présent un rôle inventif (dans le cadre de la théorie quantique des
champs.) plus que pédagogique , en fournissant ( c est vrai) un système de visualisation simple
pour remplacer des systèmes d’équations par une imagerie bâtie a partir de concepts stylisés …… Dans les cas de stéréochimie
signalés par les auteurs Il y a effectivement
une analyse combinatoire des orientations et des formes de
solvatation qui pourrait se révéler
utile …..On verra ce que l’avenir lui trouvera comme utilisation …….
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Reactive
optical matter: Light-induced motion
December 28,
2018 by Thamarasee Jeewandara, Phys.org feature
La troisième
loi de Newton stipule que les forces entre les particules en interaction sont
égales et opposées pour les systèmes fermés. Dans un environnement de
non-équilibre, la troisième loi peut être défiée, donnant lieu à des forces
"non réciproques". Théoriquement, cela a été démontré lorsque des
particules dissimulées optiquement piégées étaient véhiculées par un champ
externe. Dans une étude récente, Yuval Yifat et ses collègues ont mesuré les
forces nettes non réciproques dans des dimères et des agrégats de
nanoparticules asymétriques en interaction électrodynamique. Dans les
expériences, les structures de nanoparticules ont été confinées à des
géométries pseudo unidimensionnelles et éclairées par des ondes planes. Le
mouvement observé était dû à la conservation de la quantité de mouvement totale
pour les particules et les champs avec une symétrie de miroir cassée
(représentée par une direction de mouvement changée). Les résultats sont
maintenant publiés sur Light: Science & Applications.
La
possibilité de convertir l’énergie lumineuse en mouvement autodirigé avec des nano
moteurs ou des micromachines à commande lumineuse a déjà suscité un vif
intérêt. Une variété de méthodes optiques peut produire un mouvement de
rotation ou donner lieu à un mouvement de translation avec des matériaux photo
réactifs. La promesse de concevoir des nano moteurs actionnés par la lumière
découle de travaux théoriques récents, selon lesquels des particules
dissemblables illuminées par une onde électromagnétique plane subiraient une
force nette non réciproque.
Les
simulations ont montré que les forces non réciproques prédites variaient très
peu avec la séparation interarticulaire. Cependant, les preuves expérimentales
directes sur le phénomène n’ont pas encore été présentées. L'exploration des
effets optiques réactifs peut ouvrir de nouvelles possibilités aux
micro-machines à auto-assemblage et à commande de lumière pour annoncer un
nouveau domaine de l'optique et de la photonique.
Pour combler
le vide expérimental, Yifat et al. démontré une motricité autonome en utilisant
des dimères optiquement liés de nanoparticules métalliques disproportionnées
(NP). Les résultats expérimentaux ont également été étayés par des simulations
électrodynamiques quantitatives. En plus des dimères, les scientifiques ont
également généré et mesuré le mouvement de grappes ou d’assemblées de
nanoparticules asymétriques. Pour réaliser les expériences, Yifat et al.
utilisé une configuration de piégeage optique standard avec un laser Ti/saphir
fonctionnant à une longueur d’onde de 790 nm. Un faisceau de lumière modulé en
phase spatialement polarisé circulairement, fortement focalisé, formait un
piège à anneau optique.
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Matière optique réactive: mouvement induit par la lumière
Schéma de
l'expérience: a) Exemples de trajectoires pour un homodimère (noir) et un
hétérodimère (couleur) qui se déplacent dans le sens antihoraire (vert) et dans
le sens horaire (bleu). Distribution des vitesses angulaires instantanées… plus
Dans
l'étude, les mouvements d'un mélange piégé de nanoparticules d'argent (Ag) de
150 nm à 200 nm de diamètre ont été mesurés par microscopie à fond noir à une
fréquence d'images élevée de 290 fps. Les particules ont été suivies et leur
position précise a été utilisée pour calculer la position angulaire (θi) sur l’anneau. Les scientifiques
ont procédé à une imagerie et à un suivi des particules à l'aide de la boîte à
outils de suivi des particules en mosaïque, disponible via le logiciel Image J.
MES
COMMENTAIRES / Convertir l’énergie
lumineuse en mouvement fait partie des
trouvailles du 19 ème siécle !Le
radiomètre de Crookes consiste en une ampoule sous vide partiel, dans laquelle
on a disposé un système rotatif constitué d’un axe de métal sur lequel peut
tourner un ensemble de quatre ailettes de mica dont chacune a une des faces
noircie au noir de fumée et l’autre argentée. Exposées à un rayonnement
électromagnétique, ces ailettes se mettent à tourner d’autant plus vite que le
rayonnement est important. Toutefois, la puissance de ce moteur est
négligeable, On cherche actuellement à développer une énorme impulsion laser pour faire voyager
les satellites bien plus rapidement !
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Imre Bartos,
dont l'article "Un nouveau messager cosmique" a été choisi comme
l'une des cinq fonctionnalités préférées de Physics World en 2018. Tiré
du numéro de janvier 2018 de Physics World.
New event: G298048On 17 August 2017 the LIGO detectors
in Louisiana and Washington detected gravitational waves from the collision of
two neutron stars
Traduction
partielle
Les étoiles
à neutrons en collision n'étaient qu'à 130 millions d'années-lumière de la
Terre, ce qui est beaucoup plus proche que d’habitude pour un tel événement. Cette proximité nous a
permis d'observer les rayonnements plus longtemps et plus en détail, ce qui
représente une source d'informations plus riche. Les scientifiques analysent donc encore les nombreuses données
d'observation, mais certaines conclusions clés sont déjà claires.
Les fusions d’étoiles
à neutrons peuvent être la source principale d'éléments lourds dans l'univers.
Les éléments avec neutrons plus lourds que le fer, tels que l'or et le
platine, ne peuvent se former que dans un plasma riche en neutrons.
L'observation actuelle indique que les fusions d’étoiles à neutrons sont des évènements appropriés pour produire la plupart des
éléments les plus lourds. Pendant longtemps, les scientifiques ont soupçonné
les supernovæ d’être la source principale, mais cela semble maintenant moins probable.
L'expansion
de l'univers peut être mesurée par des fusions d’étoiles à neutrons. Si nous savons à quelle
distance se situe une collision et avec quel redshift, cela peut être utilisée pour mesurer la vitesse à
laquelle l'univers se développe. La distance est mesurée à l'aide du signal de
l'onde gravitationnelle et le décalage vers le rouge est mesuré à travers le
spectre électromagnétique de la galaxie qui héberge les étoiles. La relation
distance-décalage obtenue correspond à la vitesse d'expansion de l'univers. Il
existe actuellement deux autres moyens de mesurer l'expansion: l'un utilise des
explosions de certaines supernovae
chandelles , tandis que l'autre examine le rayonnement de fond cosmique. Les
taux d’expansion calculés à l’aide de ces deux techniques ne concordent pas
actuellement et nous ne savons pas pourquoi. Il sera passionnant de voir si les
futurs signaux d’ondes gravitationnelles peuvent capter la vérité
Nous avons
une nouvelle limite supérieure sur la masse des étoiles à neutrons. Nous savons
que les étoiles à neutrons ne peuvent pas devenir arbitrairement grandes. À un
moment donné, l'attraction gravitationnelle devient trop puissante pour cesser
de consommer toute l'étoile à neutrons, laquelle s'effondrera ensuite dans un
trou noir. Cependant, il n'était pas clair de savoir à quel point les étoiles à neutrons peuvent
devenir lourdes avant que cela se produise. Auparavant, les scientifiques
pensaient que la limite supérieure était d'environ 2,8 masses solaires. Mais
sur la base de notre observation de la collision et de ses conséquences, ainsi
que de simulations numériques sophistiquées, nous pouvons maintenant dire que
la masse maximale d'une étoile à neutrons non en rotation ne peut pas dépasser
2,2 fois la masse de notre Soleil. Cette limite est plus significative car elle
est proche de la masse des étoiles à neutrons les plus lourdes détectées
jusqu'à présent.
Les étoiles
à neutrons de GW170817 se sont connectées pendant des milliards d’années avant de se
percuter. NGC 4993, la galaxie hôte dans laquelle la collision a eu lieu, ne
montre aucun signe de formation d'étoiles. Cela signifie que les étoiles qui se
sont effondrées et ont donné naissance aux étoiles à neutrons devaient être
nées il y a très longtemps, estimées à des milliards d'années. Les très grandes
étoiles vivent vite et meurent jeunes, alors que les plus petites, comme notre
Soleil, vivent très longtemps.
Les étoiles
à neutrons en collision ont créé un sursaut gamma. Les scientifiques
prévoyaient depuis des décennies qu'au moins une partie des sursauts gamma que
nous observons a été créée par la collision de deux étoiles à neutrons, mais
c'était la première fois qu'une telle connexion était établie sans ambiguïté.
Il y a
quelque chose d'étrange dans le jet énergétique résultant. Le sursaut gamma que
nous avons observé lors de cette fusion est nettement plus faible que les
détections précédentes, mais la raison pour laquelle il devrait en être ainsi
est un mystère. De plus, nous n'avons aucune idée du pourquoi il y avait un
très long délai avant d'observer les émissions de rayons X et radio, qui sont
généralement détectées très tôt après une survenue de rayons gamma. Il est
également intéressant de noter qu'aucun photon ou neutrino de haute énergie n'a
été observé lors d'un événement de ce type à proximité. Il est possible que l’angle du jet énergétique soit dirigé loin de
la Terre, de sorte que nous ne puissions le
voir que de «côté». Ou peut-être
que le jet doit creuser des débris autour du reste de la fusion. Le
jugement n est toujours pas rendu !
