LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/ PHYSICS WORLD : decembre 2017 -1

La fin de l’année nous apporte des publications qui vont enchanter certains de mes lecteurs !

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1Les condensats de Bose-Einstein peuvent-ils simuler l'inflation cosmique?

Can Bose-Einstein condensates simulate cosmic inflation?

Dec 28, 2017

Rolling downhill: illustration of a coherent quantum phase transition

28 déc. 2017

Illustration d'une transition de phase quantique cohérente

L'inflation cosmologique, proposée pour la première fois par Alan Guth en 1979, décrit une période hypothétique où l'Univers précoce s'est développé plus vite que la vitesse de la lumière. Le modèle, qui répond à des questions fondamentales sur la formation de l'Univers que nous connaissons aujourd'hui, est devenu central dans la cosmologie moderne, mais de nombreux détails demeurent incertains. Les physiciens atomistes américains ont maintenant développé un analogue de laboratoire en agitant un condensat de Bose-Einstein (BEC). Les premiers résultats de l'équipe suggèrent que l'Univers est peut-être resté cohérent pendant toute l'inflation et au-delà. Les chercheurs espèrent que leur modèle de condensat pourrait fournir des informations supplémentaires sur l'inflation dans un système plus accessible, mais tout le monde n'est pas d'accord sur son utilité.

L'instabilité dynamique est un phénomène qui   se produit dans toutes sortes de systèmes physiques quand  ils  sont en déséquilibre. Une balle perchée au sommet d'une colline, par exemple, peut rester en place peu de temps. Mais la plus petite perturbation enverra la balle tomber vers un état d'énergie plus basse au bas de la colline. Guth réalisa qu'une période d'expansion très courte et très rapide pouvait se produire si l'Univers se trouvait hors d'équilibre vers 10-35 s après le Big Bang, ce qui le faisait augmenter d'un facteur d'environ 10^26 en une fraction de seconde. Les détails du modèle inflationniste ont été révisés plusieurs fois, et de nombreuses questions demeurent. «C'est là que je peux contribuer, même si je ne suis pas cosmologue», explique Cheng Chin de l'Université de Chicago dans l'Illinois: «Nous avons un seul univers, il devient donc difficile de dire si nos théories capturent vraiment l'ensemble de  la physique comme nous ne pouvons pas répéter l'expérience. "

Chin et ses collègues ont créé leur système modèle en refroidissant 30 000 atomes dans un piège optique dans un BEC, dans lequel tous les atomes occupaient un seul état quantique. Initialement, ce BEC était posé  au centre du piège. Les chercheurs ont alors commencé à secouer le condensat en déplaçant le potentiel de piégeage d'un côté à l'autre avec une amplitude croissante. Cela a augmenté l'énergie de l'état dans lequel le condensat réstait stationnaire par rapport au potentiel de piégeage. Lorsque l'amplitude d'agitation dépassait une valeur critique, l'énergie de cet état «stationnaire» devenait supérieure à l'énergie de deux autres états, le condensat oscillant dans des directions opposées à l'intérieur du piège. Le condensat a donc subi une transition de phase dynamique, se scindant en deux parties entrant chacune dans l'un de ces deux états d'impulsion.

Entre 20 et 30 ms après la transition de phase, les chercheurs ont observé une nette tendance à l'interférence dans la densité du condensat. Ceci montre, dit Chin, que le condensat a subi une séparation cohérente quantique, chaque atome entrant dans une superposition des deux états de quantité de mouvement. Après cela, le modèle d'interférence claire s'est éteint. Cette période ultérieure correspond, dit Chin, à la période de relaxation cosmologique dans laquelle, après l'inflation, différentes parties de l'Univers se sont relâchées dans leurs nouveaux états fondamentaux. Une analyse plus détaillée du condensat dans cette phase a montré que, bien que sa dynamique quantique était plus compliquée - avec des harmoniques plus élevées des fréquences d'oscillation devenant plus proéminentes - les observations des chercheurs ne pouvaient pas être décrites classiquement.

Chin dit que les cosmologistes pourraient trouver cette observation intéressante. Bien que «en principe, tout soit de la mécanique quantique», explique-t-il, l'impossibilité pratique d'effectuer une simulation quantique complète de l'Univers à mesure que sa complexité augmente conduit les cosmologues à se rabattre sur les modèles classiques. «La valeur de notre recherche est d'essayer de faire remarquer que nous ne devrions pas abandonner [la simulation quantique] si tôt», dit-il. "Même dans l'inflation et le processus de relaxation qui s'ensuit, nous avons un exemple concret pour montrer que la mécanique quantique et la cohérence jouent encore un rôle essentie

James Anglin de l'Université de Kaiserslautern en Allemagne est impressionné par la recherche. "Comprendre ce qui arrive aux petites fluctuations quantiques initiales après qu'une grande instabilité soit saturée est une question fondamentale et fondamentale en physique, et c'est vraiment une question particulièrement pertinente pour la cosmologie", explique-t-il. "La grande différence, bien sûr, est que le scénario d'inflation cosmique inclut la gravité comme espace-temps courbe en relativité générale, de telle sorte que l'espace se dilate énormément tandis que le champ inflaté trouve son véritable fondement. dire que cette expérience est un analogue parfait de l'inflation cosmologique,      excepté pour la partie inflation. !!!  "

"C'est en effet un beau travail", conclut-il: "Mais sa description  est tout simplement un peu enflée !!!La recherche est décrite dans Nature Physics.

MON COMMENTAIRE  :Comme je réfute le traitement du  big bang  en tant que description pertinente  du « départ primitif »  de notre bulle d’univers   , il m’est encore plus difficile d’accepter   les prémisses  d’ALAN GUTH  pour une inflation  dilatant un espace-temps   d’un facteur 10 puissance 26   , pour le rendre  essentiellement cohérent c’est à dire  homogène et isotrope …… Toutefois l’idée de voir  EXPERIMENTALEMENT comment un BEC  se « décongèle » et  comment sa  mono-structure quantique de niveau   se fracture me semble tout à fait intéressante …….Je signale qu’ un de mes correspondants DOMINIQUE MAREAU  présente une théorie ( OSCAR) utilisant les  BECS   comme base de départ puis  comme phase évolutive ……

A propos de l'auteur

Tim Wogan est un écrivain scientifique basé au Royaume-Uni

 

 

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L'eau surfondue pourrait exister en deux phases liquides

5 janvier 2018

Illustration montrant les fluctuations entre les régions de deux structures d'eau locales différentes

Supercooled water could exist in two liquid phases

Jan 5, 2018

Phase transition: illustration showing fluctuations between regions of two different local structures of liquid water

L'eau pourrait exister dans deux phases liquides différentes avec des densités différentes. Telle est la conclusion de chercheurs suédois, japonais et coréens qui ont utilisé la diffusion ultrarapide des rayons X pour mesurer les propriétés des gouttelettes d'eau surfondues.

En dépit d'être le liquide le plus omniprésent et le plus important sur Terre, l'eau reste  une substance énigmatique avec des propriétés physiques qui s'écartent significativement de celles d'un liquide idéal. Plusieurs théories ont été avancées pour expliquer certaines idiosyncrasies de l'eau, mais des données expérimentales complètes  sont manquantes.

La glace solide est la phase la plus stable de l'eau en dessous de 0 ° C, mais la phase liquide reste métastable à des températures inférieures à zéro. Dans des circonstances normales, les impuretés telles que les particules de poussière fournissent des noyaux autour desquels des cristaux de glace peuvent se former, de sorte que la congélation se produit rapidement. En laboratoire, cependant, il est relativement facile de super-refroidir l'eau liquide à moins de 0 ° C en éliminant les impuretés. À mesure que la température baisse, le mouvement moléculaire se  ralentit et, au-dessous de -40 ° C, les molécules d'eau commencent à former des cristaux les uns autour des autres, permettant alors même à l'eau pure de cristalliser très rapidement.

De nombreuses théories sur l'eau liquide prédisent une transition de phase entre un liquide à haute densité et un liquide à basse densité à basse température. Cependant, on s'attend à ce que cela se produise à des températures et à des pressions profondement à l'intérieur du soi-disant "no man's land" du diagramme de phases de l'eau , endroit  où les expériences sont très difficiles à faire.

Dans la nouvelle étude, Anders Nilsson de l'université de Stockholm et ses collègues ont refroidi par évaporation des gouttelettes d'eau à l'échelle micrométrique en les élaborant sous vide. Les gouttelettes sont ensuite frappées par des impulsions de laser à rayons X femtoseconde, qui déterminent la structure moléculaire de l'eau. La température atteinte par chaque gouttelette lors de son analyse est déterminée par la distance parcourue par la gouttelette dans le vide avant qu'elle ne soit frappée par l'impulsion de rayons X.

Des cristaux de glace se sont formés dans la plupart des gouttelettes, mais les chercheurs les ont identifiés à partir de leurs diagrammes de diffraction des rayons X et ont exclu ces gouttelettes de l'analyse. En étudiant les diagrammes de diffraction des gouttelettes de liquide pur, les chercheurs ont mesuré comment leur compressibilité variait avec la température, trouvant un maximum autour de -44 ° C. Un fluide devient plus spongieux lorsqu'il est en équilibre fluctuant entre les phases haute densité et basse densité . En effet, une augmentation de la pression peut être prise en compte par une partie de la substance qui passe de la phase à faible densité à la phase à haute densité. Les chercheurs croient que ce maximum de compressibilité se produit autour du point de croisement, où l'eau liquide comprend des proportions à peu près égales de structures locales de haute et de faible densité.

À basse pression, cette transition de phase n'est pas considérée comme nette. Au lieu de cela, il devrait y avoir de minuscules régions fluctuantes d'une phase dans une région beaucoup plus grande de l'autre phase. Si ce modèle est correct, il pourrait expliquer les propriétés anormales de l'eau dans les conditions ambiantes parce que, bien que l'eau soit principalement dans la phase à haute densité, il y aurait de minuscules bulles fluctuantes de liquide à faible densité se déplaçant constamment à l'intérieur.

En ajustant leurs données expérimentales à un modèle théorique en utilisant des simulations de dynamique moléculaire, les chercheurs ont calculé que, à des pressions plus élevées, le point de croisement entre les deux phases liquides réduirait en température. L'échelle de longueur des fluctuations de densité augmenterait également, atteignant un "point critique" à une pression d'environ 800 atm. "Là, le liquide ressemblerait à du lait, parce que les fluctuations auraient atteint une telle ampleur qu'elles disperseraient la lumière visible", dit Nilsson. A des pressions encore plus élevées et à des températures plus basses, les chercheurs prédisent que les phases haute et basse densité se sépareront complètement de sorte que, à une température particulière dépendant de la pression, vous aurez deux liquides différents dans un verre d'eau séparé par une phase frontière - juste comme le pétrole et l'eau. "

Paola Gallo de l'Université de Roma Tre en Italie est impressionnée par le résultat. "Ce groupe a réussi à dépasser la limite de surfusion obtenue auparavant", explique-t-elle. "Cela signifie qu'à l'avenir, nous pourrons aller encore plus loin: dans certains domaines, il est important d'éviter la cristallisation: par exemple, l’un de ces moyens est  la cryoconservation……Dans ces cas-là  une solution peut être utile en connaissant  quelle est  la densité exacte de l'eau et ce   qu’ est la structure exacte  supposée de l’eau  dans la phase surfondue est très importante. "

Alan Soper, du Rutherford Appleton Laboratory du Royaume-Uni, est intrigué mais plus sceptique. Il note que la difficulté inhérente à la mesure de la température des gouttelettes rend le dessin détaillé   difficile pour en  tirer des conclusions, et il dit que  par  l'augmentation de la compressibilité l’enregistrement  des chercheurs est minime: «Il s'agit seulement d'une très petite augmentation de la dispersion et cela passe par une sorte de maximum ... Il est tout aussi probable que cela commence dans la phase   de cristallisation   quand   les molécules se réarrangent pour former le cristal », dit-il. "Ils ont clairement vu quelque chose et c'est très intéressant", conclut-il. "Mais ce qui en est la cause est probablement quelque chose à quoi nous n'avons pas de réponse directe." La recherche est décrite dans Science. A propos de l'auteur Tim Wogan est un écrivain scientifique basé au Royaume-Un

MON COMMENTAIRE

Je ne suis pas sûr  de l’intérêt de la manip  et même de son interprétation ….Et je suis plus prêt  d’admettre  des phases vitreuses  pour expliquer  ces structures  à l’état surfondu  que la coexistence de deux liquides  ou des sortes d’émulsions différentes! Mais j ai déjà été échaudé par la « polywater » dans les années 70 !

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Les neutrons sondent la loi de l'inverse de la gravité

4 janvier 2018

Photo de la zone neutronique de l'installation J-PARC

Neutrons probe gravity’s inverse square law

Jan 4, 2018

Gravitating toward Newton’s law: the J-PARC neutron facility

Une source de neutrons de spallation a été utilisée par des physiciens japonais pour rechercher d'éventuelles violations de la loi de la gravité inverse. En disséminant des neutrons sur des noyaux de gaz noble, les chercheurs n'ont trouvé aucune preuve de déviation de la formule éprouvée. Cependant, ils pourraient réduire légèrement la marge de manœuvre pour toute interaction non conventionnelle à des distances inférieures à 0,1 nm, et ils sont confiants quant à pouvoir accroître la sensibilité de leur expérience au cours des prochains mois.

Selon la loi de gravitation universelle de Newton, la force gravitationnelle entre deux objets est proportionnelle à chacune de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. Cette relation peut également être dérivée en utilisant la relativité générale, lorsque le champ impliqué est assez faible et que les objets voyagent beaucoup plus lentement que la vitesse de la lumière. Cependant, il existe de nombreuses théories spéculatives - certaines conçues pour fournir une description quantique de la gravité -  etb qui prédisent que la relation se décompose à de faibles distances.

Les physiciens ont fait un large éventail d'expériences différentes pour rechercher une telle déviation. Celles-ci incluent des équilibres de torsion, qui mesurent l'attraction gravitationnelle minuscule entre deux masses suspendues sur une fibre et deux masses fixes. Cependant, cette approche est limitée par le bruit ambiant tel que les vibrations sismiques et même  par les effets des particules de poussière. En conséquence, de telles expériences ne peuvent pas sonder la gravité sur de très courtes distances, la limite courante étant d'environ 0,01 mm.

Les neutrons, d'autre part, peuvent descendre à l'échelle nanométrique et au-delà. L'idée est de tirer un faisceau de neutrons sur un gaz et d'enregistrer comment les neutrons sont dispersés par les noyaux constitutifs. En l'absence de nouvelles forces modifiant la gravité à des échelles courtes, les neutrons et les noyaux n'interagissent essentiellement que par la force forte (les neutrons étant électriquement neutres). Mais la force forte agit sur des distances extrêmement courtes - environ la taille du noyau, environ 10¨^-14 m - tandis que les neutrons ont une longueur d'onde de Broglie d'environ 1 nm. Les neutrons perçoivent donc les noyaux comme des sources ponctuelles et comme tels sont dispersés également dans toutes les directions.

Cependant, toute nouvelle force s'étendrait probablement au-delà du noyau. Si sa portée était comparable à la longueur d'onde des neutrons, ces neutrons seraient dispersés plus fréquemment vers l'avant que vers d'autres angles. La preuve d'une telle force, si elle existe, peut donc être recherchée en tirant sur un grand nombre de neutrons et en mesurant la distribution de leurs angles de diffusion.

En 2008, Valery Nesvizhevsky de l'Institut Laue-Langevin en France et ses collègues ont recherché des preuves d'une telle diffusion vers l'avant dans les données d'expériences neutroniques antérieures. Ils  sont restééés les mains vides mais ont pu imposer de nouvelles limites supérieures à la valeur de toute nouvelle force, améliorant de plusieurs ordres de grandeur les contraintes existantes pour des échelles entre 1 pm et 5 nm. Ces limites ont ensuite été repoussées d'environ un autre ordre de grandeur il y a deux ans lorsque Sachio Komamiya de l'Université de Tokyo et son équipe ont diffusé des neutrons  d un  xénon atomique au réacteur de recherche HANARO de l'Institut coréen de recherche sur l'énergie atomique.

Dans la nouvelle recherche, Tamaki Yoshioka de l'Université de Kyushu au Japon et ses collègues utilisent des neutrons provenant d'une source de spallation au Complexe de recherche sur les accélérateurs de protons du Japon (J-PARC) à Tokai, qu'ils tirent sur des échantillons de xénon et d'hélium. Parce que les neutrons J-PARC viennent en impulsions, les chercheurs peuvent facilement mesurer leur temps de vol et, à partir de là, calculer leur vitesse et donc leur longueur d'onde.

Armée de cette information, l'équipe peut établir si la diffusion vers l'avant est due à une nouvelle force ou  tout simplement causée par le fait que les neutrons rebondissent sur des objets plus gros dans le gaz, comme des traces de gaz atmosphériques. À une longueur d'onde donnée, les deux types de diffusion seraient décalés vers l'avant et seraient donc indiscernables les uns des autres. Mais à travers une gamme de longueurs d'onde différents modèles émergeraient. Pour les gaz atmosphériques, l'angle de diffusion serait simplement proportionnel à la longueur d'onde des neutrons. D'autre part, dans le cas d'une force nouvelle, la relation serait plus complexe car la taille effective du noyau varierait elle-même avec la longueur d'onde des neutrons.

Les réacteurs peuvent également être utilisés pour générer des impulsions, en "hachant" un faisceau de neutrons. Mais ce processus limite considérablement l'intensité du faisceau. Profitant des statistiques supérieures de J-PARC, Yoshioka et ses collègues ont réussi à réduire d'environ un ordre de grandeur la limite supérieure de toute nouvelle force inférieure à 0,1 nm par rapport aux résultats de HANARO - montrant que leur force inhérente peut être au plus de 10^24 fois celui de la gravité (la gravité étant une force exceptionnellement faible).

C'est encore loin de la sensibilité de la recherche par la balance  de torsion à plus grande échelle - qui peut descendre jusqu'à la force de la gravité elle-même. Comme le souligne Nesvizhevsky, les balances de torsion utilisent des masses macroscopiques avec des «nombres d'Avogadro» (10^23) d'atomes, alors que les expériences de diffusion de neutrons impliquent au plus quelques dizaines de millions de neutrons. Néanmoins, il croit que la nouvelle ligne de recherche vaut la peine d'être poursuivie, soulignant que de nombreuses théories postulant des forces gravitationnelles supplémentaires "prédisent des forces dans cette gamme d'observations". Selon lui, de telles expériences représentent «une manière extrêmement rentable de rechercher une nouvelle force fondamentale» par rapport aux recherches effectuées en physique des hautes énergies. Poussé par la perspective de découverte, Yoshioka et ses collègues prennent actuellement plus de données. L'auteur principal d'une pré-impression sur arXiv décrivant la dernière recherche, Christopher Haddock de l'Université de Nagoya, dit qu'ils espèrent avoir de nouveaux résultats d'ici l'été. Selon lui, une série d'améliorations de l'expérience, y compris une diffusion moindre de l'arrêt du faisceau, pourrait augmenter la sensibilité aux nouvelles forces dans la gamme sub-nanométrique jusqu'à un autre ordre de grandeur et devrait également améliorer les limites existantes jusqu'à 10 nm. À propos de l'auteur Edwin Cartlidge est un écrivain scientifique basé à Rome

MON COMMENTAIRE

J’avoue être sidéré par la  finesse de mesure  de ces méthodes  expérimentales  , ayant pourtant  utilisé moi-même  une  balance de torsion dans ma thèse  ( mais bien moins sensible ) … JE  reste cependant  sceptique sur la découverte d’un nouveau type d’interaction   «  moyenne-forte »  …..

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Les sphères d'or ressentent la force de Casimir

Gold spheres feel the Casimir force

Jan 3, 2018

Oscillating spheres: illustration of the latest Casimir effect experiment

3 janvier 2018

 illustration de la dernière expérience de l'effet Casimir

Sphères oscillantes: illustration de la dernière expérience de l'effet Casimir

La capacité d’étudier la force de Casimir entre des objets de forme arbitraire pourrait constituer un pas de plus grâce au travail effectué par des physiciens aux États-Unis. L'équipe a utilisé un microscope à force atomique pour mesurer la force entre deux sphères recouvertes d'or. Ceci est différent de la plupart des expériences i, qui se limitent à mesurer la force de Casimir entre une surface plane et une sphère.

La recherche pourrait mener à une meilleure compréhension de la force de Casimir dans les géométries compliquées - quelque chose qui serait très utile à ceux qui essaient de créer des systèmes microélectromécaniques plus robustes et polyvalents (MEMS).

En 1948, le physicien hollandais Hendrik Casimir prédisait, contre-intuitive ment, que deux miroirs parallèles, ou «plaques», non accolés, s'attiraient très légèrement lorsqu'ils étaient dans le vide. Il a estimé que les photons virtuels, que la mécanique quantique  présente   comme continuellement entrer et sortir de l'existence dans le vide, exerceraient une pression de radiation des deux côtés de chaque plaque. Mais parce que les plaques créent ce qui équivaut à une cavité optique, seules les ondes électromagnétiques avec certaines fréquences bien définies pourraient exister entre elles. La pression de radiation serait donc plus grande à l'extérieur, poussant ainsi les plaques vers l'intérieur.

La prédiction de Casimir a depuis été confirmée dans le laboratoire plusieurs fois. Cependant, la plupart des expériences n'impliquent pas de plaques parallèles car l'effet est extrêmement sensible aux changements de distance. Par conséquent, tout désalignement minime entre les plaques affecterait les résultats. Au lieu de cela, la plupart des expériences mesurent l'attraction entre une seule plaque longue et une sphère. Dans cette configuration, il n'y a pas besoin de s'inquiéter de l'alignement car la distance la plus courte entre les deux objets restera la même quelle que soit la rotation de la sphère.

Parce que l'équation de Casimir décrit le cas de deux plaques parallèles, prédire le résultat des expériences de plaques de sphères repose sur l'approximation d'une surface courbe par une série de très petites plaques parallèles etsur le fait  que la force totale est la somme des forces des plaques individuelles. À ce jour, cette approximation a résisté à presque tous les tests empiriques. Cependant, selon Jeremy Munday de l'université du Maryland, ceci  devrait tomber en panne pour les courbures très pointues et aux bords.

Dans le dernier travail, Munday et ses collègues Joe Garrett et David Somers considèrent la force entre deux sphères, qu'ils décrivent comme une «géométrie d'interaction complexe». Contrairement aux tests de la plaque-sphère, ce type d'expérience nécessite d'aligner continuellement le centre des deux objets. La seule fois où cela  a déjà été tenté implique l'interaction des sphères de polystyrène dans un liquide, plutôt que des métaux dans l'air ou dans le vide. Parce que les sphères étaient transparentes, elles pouvaient être alignées optiquement (en utilisant des pinces optiques), mais, dit Munday, leur interaction - étant très courte (entre 8-20 nm) - était mieux décrite par  les forces  de van der Waals que par les forces de Casimir.

La nouvelle expérience cible à la place sans ambiguïté l'effet Casimir. Il s'agit de deux sphères de verre creuses revêtues d'or, chacune d'environ 80 μm de diamètre, séparées par des distances comprises entre 30 et 400 nm. L'une des sphères est attachée à un substrat de silicium tandis que l'autre est fixée au bras en porte-à-faux d'un microscope à force atomique.

L'idée est de faire osciller la sphère inférieure de quelques nanomètres et de mesurer l'effet qu'elle a sur la sphère supérieure en détournant un rayon laser du bras en porte-à-faux pour surveiller son mouvement. Si les sphères ressentent la force de Casimir, elles doivent bouger ensemble en phase - tandis que le bas bouge vers le haut, il réduit l'écart entre elles, augmentant ainsi la force et faisant descendre le haut, et vice-versa.

Pour mener à bien leur expérience, les chercheurs ont dû surmonter plusieurs défis techniques. Pour maintenir les sphères centrées à moins de 1% de leurs rayons sur une période de 24 h, ils ont imaginé les positions horizontales relatives des sphères en utilisant le microscope à force atomique avant chaque mesure. Ils ont également dû filtrer les effets potentiellement confondants de  freint parce que l'expérience a été faite dans l'air. Cela peut être fait parce que le freinage  est proportionnelle à la vitesse de la sphère inférieure et donc déphasée de 180 ° par rapport à la force de Casimir, qui dépend du déplacement de la sphère. Ils ont également éliminé toutes les forces électrostatiques possibles et calibré leur mise en place, en appliquant des tensions de polarisation appropriées aux sphères.

L'équipe a réalisé une série de neuf expériences dans lesquelles trois sphères supérieures de tailles différentes et trois sphères inférieures de tailles différentes, chacune avec un rayon différent. L'analyse des données de toutes les mesures a révélé que les sphères oscillaient ensemble comme prévu. Selon Munday, cet accord entre la théorie et l'expérience "suggère que l'expérience fonctionne comme une expérience

t calibré leur mise en place, en appliquant des tensions de polarisation aux aux sphères. L'équipe a réalisé une série de neuf expériences dans trois sphères supérieures de tailles différentes et trois sphères inférieures de tailles différentes, avec une rayonne différente. L'analyse des données de toutes les mesures a révélé que les sphères oscillaient ensemble comme prévu. Selon Munday, cet accord entre la théorie et l'expérience "que l'expérience fonctionne comme prévue

Cependant, ce que lui et ses collègues veulent vraiment, c'est une déviation, montrant que l'approximation qu'ils employaient ne tient plus. Il estime que la détection des écarts nécessitera de réduire l'effet du bruit thermique du cantilever d'environ un ordre de grandeur. L'équipe tentera d'y parvenir en augmentant le nombre de mesures et en utilisant une plus grande variété de rayons de sphère.

Établir une déviation, dit Munday, leur permettrait de tester différentes théories sur la façon dont la force de Casimir se comporte dans des géométries plus complexes, ce qui devrait permettre un meilleur contrôle de la force de Casimir dans les MEM. Il souligne que la force de Casimir est déjà un problème pour les dispositifs très minuscules, car elle peut provoquer des pièces se  collant les unes aux autres et se brisant . Mais en comprenant mieux comment la géométrie affecte la force, dit-il, il peut être possible de la réduire ou même de rendre la force répulsive.

De plus, ajoute Munday, il sera peut-être possible à l'avenir d'inverser leur schéma et de créer un capteur de déplacement extrêmement sensible en mesurant de minuscules changements dans la force de Casimir. Cela, dit-il, pourrait permettre aux MEMS - qui sont utilisés dans tout, depuis les  airbags aux téléphones portables - de devenir encore plus petits et moins chers à exploiter.

Un article décrivant la recherche a été accepté pour publication dans Physical Review Letters

Mon commentaire

Je ne suis pas sûr  que l’auteur ne néglige pas trop   les forces de LONDON   ou de  VAN DES WALLS    s’exerçant entre les électrons  de l’une des sphères  et les  noyaux  de l’autre sphère .  Car il se crée   une force de répulsion    des électrons  de celle-ci et il apparait alors un dipôle spontané causé  lui par  des forces    de polarité électrique …..  Ce  phénomène est décrit dans l’adsorption physique  ……

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L'atténuation des ondes suggère la nature de l'asthénosphère terrestre

Wave attenuation hints at nature of Earth’s asthenosphere

Jan 2, 2018

2 janvier 2018

Une carte montrant l'âge de la croûte océanique dans l'océan Pacifique

Des chercheurs au Japon ont utilisé les mesures des répliques du tremblement de terre de Tohoku en 2011 pour mieux comprendre la dynamique de la croûte terrestre et du manteau supérieur. Nozomu Takeuchi et ses collègues de l'Université de Tokyo, Université de Kobe, et l'Agence japonaise pour les sciences de la Terre-marine et de la technologie, a analysé l'atténuation des ondes sismiques qu'elles propagent à travers la lithosphère rigide et l'asthénosphère moins visqueuse dessous. L'équipe a trouvé que le taux d'atténuation dans la lithosphère présentait une dépendance fréquentielle marquée, tandis que dans l'asthénosphère, la relation était beaucoup plus faible. Le résultat démontre la possibilité d'utiliser des données d'atténuation sismique à large bande pour caractériser les propriétés du sous-sol de la Terre.

La lithosphère est la couche extérieure la plus rigide de la Terre. Elle comprend deux unités de composition - la croûte et le manteau supérieur. Le mouvement des fragments individuels de la lithosphère (les plaques tectoniques) est responsable du phénomène de dérive des continents et est rendu possible en raison de la faible résistance mécanique de l'asthénosphère sous-jacente.

Loin des crêtes médio-océaniques actives, la limite lithosphère-asthénosphère (LAB) se situe au moins à des dizaines de kilomètres sous le fond de l'océan, ce qui rend l'investigation directe impossible pour le moment. Le LAB est encore moins accessible sous les continents, où la lithosphère peut avoir des centaines de kilomètres d'épaisseur. Néanmoins, les vitesses des ondes sismiques et la façon dont les continents ont rebondi après la déglaciation ont permis à la viscosité de l'asthénosphère  de s 'e manifester , même si la cause physique du contraste mécanique entre les couches reste mystérieuse. Une augmentation de la température à travers la frontière contribue vraisemblablement, mais n'explique probablement pas la disparité complètement; une fusion complexe partielle et des différences de teneur en eau ont également été proposées.

Pour aider à différencier ces mécanismes, Takeuchi et ses collaborateurs ont étudié les différences dans les effets atténuateurs de la lithosphère et de l'asthénosphère. C'est une approche prometteuse, car le processus d'atténuation anélastique est étroitement lié aux propriétés thermomécaniques d'un matériau. La situation est cependant compliquée par le fait que les ondes sismiques à haute fréquence sont également atténuées par la diffusion à partir de caractéristiques à petite échelle, et que les ondes à basse fréquence sont atténuées par l'étalement géométrique.

En utilisant un ensemble de données obtenues après le séisme de 2011 par une série de sismomètres du plancher océanique dans le Pacifique Nord-Ouest, le groupe a comparé les enregistrements réels des ondes sismiques avec une série de modèles probabilistes. Afin d'isoler la signature d'atténuation anélastique pour les ondes à haute fréquence (> 3 Hz), les chercheurs ont effectué des simulations dans lesquelles les propriétés de diffusion de la lithosphère et de l'asthénosphère variaient. Le modèle qui correspondait le mieux aux observations indiquait un taux d'atténuation 50 fois supérieur à celui de la lithosphère pour l'asthénosphère et suggérait que cette atténuation n'était pas liée à la fréquence. Par contre, les ondes sismiques dans la lithosphère semblent fortement dépendantes de la fréquence.

Bien que les recherches de Takeuchi et ses collègues montrent que les études d'atténuation des ondes sismiques ont un grand potentiel pour ajouter des connaissances dans ce domaine, les résultats par eux-mêmes ne supportent pas immédiatement un modèle plutôt qu'un autre. Les expériences de laboratoire révèlent que la fusion partielle d'un échantillon peut produire une faible dépendance fréquentielle similaire à celle déterminée par cette étude pour l'asthénosphère, ce qui suggère fortement que c'est la raison de la faible viscosité de la couche. Cependant, un effet similaire a été observé pour des échantillons sous le solidus du matériau, sapant quelque peu cette explication, et n'expliquant pas non plus pourquoi la même réponse n'est pas observée dans la lithosphère solide. D'autres expériences impliquant des facteurs supplémentaires seront nécessaires pour régler le problème.

Les détails complets de la recherche sont publiés dans Science. Un commentaire sur la recherche, écrit par Colleen Dalton de Brown University aux États-Unis, est également publié dans le même numéro.

A propos de l'auteur

Marric Stephens est un journaliste sur physicsworld.com

MON COMMENTAIRE

Je trouve l’initiative intéressante et peut être trop ambitieuse  compte tenu de la seule source  de données ( séisme de TOHOHU)

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Une expérience controversée sur les neutrinos italiens bénéficie d'un soutien en ligne

Controversial Italian neutrino experiment gains support online

Dec 18, 2017 4 comments

Watershed moment: opposition to the SOX experiment at Gran Sasso

18 décembre 2017 4 commentaires

Photo de manifestants à Gran Sasso

Moment décisif: opposition à l'expérience SOX à Gran Sasso

Plus de 40 000 personnes ont signé une pétition en ligne pour défendre une expérience controversée sur les neutrinos qui devrait commencer à fonctionner l'année prochaine au Laboratoire national du Gran Sasso dans les Abruzzes, en Italie centrale. Les oscillations de neutrinos à courte distance avec expérience Borexino (SOX) sont combattues par les écologistes et les résidents locaux qui craignent que la source de cérium-144 hautement radioactif ne contamine les réserves d'eau du sol  en cas d'accident. Mais les pétitionnaires croient que ces craintes sont exagérées et demandent au président du gouvernement régional des Abruzzes de confirmer le feu vert de l'expérience.

Cet appel fait suite à un vote unanime d'une commission régionale en novembre pour arrêter l'expérimentation "immédiatement et définitivement". Pendant ce temps, un groupe de groupes de pression environnemental connu sous le nom Forum H2O est de demander au gouvernement central de révoquer l'autorisation pour l'expérience qu'il a donnée à l'Institut national de physique nucléaire (INFN) en février 2016. Forum H2O soutient que l'INFN n'a pasaverti  les ministères concernés que le laboratoire - situé dans un aquifère à l'intérieur de la montagne Gran Sasso - contient ce qui est effectivement un puits qui alimente l'un des principaux aqueducs de la région.

SOX est conçu pour fournir une source intense de neutrinos en laboratoire pour le détecteur Borexino, une bille en acier inoxydable de 17 m de haut contenant environ 300 tonnes de scintillateur liquide utilisé au Gran Sasso au cours des 10 dernières années pour étudier les neutrinos  venant  du  soleil. L'idée est qu'une distribution ondulatoire des détections dans la sphère indiquerait que les neutrinos ordinaires de la source «oscillent» en neutrinos stériles, qui sont prédits par certaines extensions du modèle standard de la physique des particules, mais n'ont jamais été observés sans ambiguïté. La source radioactive de la SOX consisterait en environ 40 g de cérium-144. Actuellement, il n'est pas clair si la source peut effectivement être construite, puisque si  l'entreprise a signé le contrat - le PA Mayak russe - a déclaré qu'il lui était difficile d'atteindre la radioactivité désirée

Si le cérium 144 peut être produit, il serait contenu dans 10 kg de poudre d'oxyde de cérium et scellé dans une double capsule en acier inoxydable. Celui-ci serait entouré d'un cylindre de tungstène de 19 cm d'épaisseur et placé dans une fosse à plusieurs mètres sous Borexino. Le cérium subirait 5,5 x 10^15 bêta-désintégrations par seconde (5,5 PBq) et émettrait en même temps un rayonnement gamma intense. Selon le porte-parole de SOX Marco Pallavicini de l'Université de Gênes, le blindage - qui permet aux neutrinos des désintégrations bêta de passer - signifierait que les personnes manipulant la source recevraient une dose à peu près équivalente à celle absorbée sur un vol transatlantique de retour.

Les critiques craignent, cependant, que le blindage pourrait être ouvert, soit malicieusement ou accidentellement, et que la poudre pourrait alors entrer dans l'approvisionnement en eau. Pallavicini dit que ces préoccupations sont infondées, expliquant que les simulations informatiques montrent que le cylindre de tungstène ne pouvait pas se rompre, même s'il est tombé d'une hauteur significative. Quant à l'ingérence délibérée, il dit que le cylindre serait extrêmement difficile à ouvrir puisqu'il a une couverture pesant plusieurs centaines de kilogrammes. "Pour la possibilité d'une attaque terroriste", ajoute-t-il, "la préfecture et la police italiennes ont été informées et je suppose qu'elles prendront les mesures appropriées".

Augusto De Sanctis, président de l'Ornithological Station, une organisation à but non lucratif, soutient que la SOX serait illégale car elle enfreindrait une loi de 2006 interdisant le stockage de substances dangereuses ou radioactives à moins de 200 m d'une source d'eau potable. Pallavicini admet qu'il ne sait pas jusqu'où serait SOX du puits, mais insiste sur le fait que la distance n'est pas pertinente. Parce que SOX ne fonctionnerait que pendant 18 mois, il maintient que cela n'impliquerait pas le stockage permanent de matières radioactive

La controverse sur la SOX a éclaté début octobre après que Forum H2O et un journal en ligne local aient reçu un avertissement anonyme selon lequel une pratique non annoncée pour la livraison de la matière radioactive - impliquant un cylindre vide mais nécessitant une escorte policière - aurait lieu quelques jours. Pallavicini dit que la réaction au procès "m'a rendu fou parce qu'ils nous accusaient de vouloir cacher l'expérience", alors que, soutient-il, "nous n'avons rien dit parce que ce n'était pas très intéressant". Mais De Sanctis dit que c'était la première fois que quelqu'un avait entendu parler de SOX, arguant que les plans pour l'expérience auraient dû être rendus publics une fois que l'INFN avait demandé l'autorisation en 2014.

Le laboratoire a été critiqué en 2003 pour des questions de sécurité publique lorsque les procureurs ont scellé une partie du laboratoire pendant plusieurs mois après que 50 litres de pseudocumène aient été accidentellement rejetés dans les drains du  laboratoire

 Et en août 2016, des quantités mesurables mais non dangereuses de dichlorométhane ont été trouvées dans le puits du laboratoire. De Sanctis dit qu'il est "un partisan de la recherche scientifique" et qu'il y a des douzaines d'expériences dans le laboratoire dont lui et ses compagnons de campagne "sont fiers et qui ne présentent aucun risque". Mais il croit que c'est un «pari» d'abriter la SOX - ainsi que Borexino et le détecteur de grand volume, qui contient 1000 tonnes de white spirit - sous terre et prés d’ un énorme aquifère dans une zone hautement sismique. "La recherche a ses limites", dit-il. Des eaux troublées Pallavicini dit que la réponse énorme à la pétition le rend «raisonnablement optimiste que finalement nous traverserons ces eaux troubles». Il note que formellement l'expérience n'a pas besoin du feu vert du gouvernement régional puisqu'il a déjà été autorisé par Rome. Mais il dit qu'il n'a aucune intention de prendre des mesures juridiques si le gouvernement régional est opposé. "Je suis physicien", dit-il. "Je ne veux pas faire l'expérience contre la volonté des gens dans les Abruzzes." A propos de l'auteur Edwin Cartlidge est un écrivain scientifique basé à Rome 4 commentaires

MON COMMENTAIRE

 J’avoue que cet article m’interpelle, moi qui m’opposerais à l’implantation de centrales nucléaires en ITALIE  compte tenu de leur grand risque sismique  …..TOUTEFOIS COMPTE TENU DE LA DESCRIPTION DU CONTAINER DE CERIUM RADIOACTIF    j’estime que le risque  présenté par les écologiques me semble comme d’habitude exagéré

 A SUIVRE