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Le faisceau du tracteur sonique saisit de gros objets
25 janvier 2018
Sonic tractor beam grabs hold of large objects
Jan 25, 2018
Le premier faisceau de traceur sonique capable de faire
léviter des objets de plus de la moitié de la longueur d'onde de l'ultrason
utilisé a été créé par des chercheurs de l'Université de Bristol, au
Royaume-Uni. La nouvelle technique consiste à créer un "vortex
virtuel" d'ultrasons qui peut être ajusté, tout en maintenant la force de
piégeage. Ceci réduit les forces de déstabilisation qui perturbent les objets
plus grands, permettant de maintenir de telles particules. Les chercheurs
disent que la nouvelle technique permet également de déplacer des objets plus
petits en utilisant une gamme beaucoup plus large de fréquences ultrasonores,
ouvrant des applications médicales telles que le déplacement des calculs
rénaux.
En 2015, Asier Marzo et Bruce Drinkwater de Bristol ont
développé un faisceau de traceurs soniques utilisant des ultrasons pour faire
léviter, faire tourner et déplacer des objets dans plusieurs directions. Cet
appareil utilisait une grille de 64 haut-parleurs miniatures standard,
commandés par un réseau programmable de transducteurs, pour créer des
hologrammes acoustiques capables de piéger et de manipuler des objets dans les
airs. Les chercheurs ont créé trois formes acoustiques différentes - une pince
à épiler, un vortex qui emprisonne les objets à la base et une cage. En
utilisant ceux-ci, ils ont été capables de léviter et de contrôler les particules
de polystyrène allant de 0,6 à 3,1 mm de diamètre.
La plupart des faisceaux de tracteurs soniques ont une
limitation fondamentale: ils ne peuvent léviter que des particules inférieures
à la moitié de la longueur d'onde de l'ultrason utilisé. En effet, les
particules se trouvent dans les zones de faible intensité - ou de faible
amplitude - dans le champ acoustique, qui ont une longueur d'une demi-longueur
d'onde. Les plus grosses particules occupent des zones de haute et de basse
intensité et deviennent instables.
Les vortex fonctionnent différemment. Les particules
tournent dans le noyau du vortex - un puits de potentiel puissant - entouré par
le flux circulaire. Mais ce piège central est étroit et les grosses particules
sont captées par le flux tournant. Ils entourent alors l objet «
sauvagement » avec une vitesse
croissante jusqu'à ce qu'ils soient éjectés. Dans cette dernière étude, Marzo,
Drinkwater et Mihai Caleap ont confirmé cela en montrant qu'un vortex créé par
un réseau de 52 haut-parleurs fonctionnant à 40 kHz avec une longueur d'onde de
presque 9 mm ne peut contenir de particules supérieures à 1,6 mm.
La réduction de la vitesse de rotation du vortex réduirait
ces instabilités, permettant de maintenir des particules plus grosses, mais ce
ne peut pas être contrôlé indépendamment de la force de piégeage. Les deux sont
proportionnels à la puissance du faisceau. "Vous pouvez réduire la
puissance, mais à un moment donné la particule va tomber", explique Marzo.
Sans se décourager, l'équipe a augmenté le nombre de
haut-parleurs jusqu’à 192 - fonctionnant encore à 40 kHz avec une longueur
d'onde de presque 9 mm - pour créer un vortex virtuel qui alterne rapidement
entre deux vortex de vitesse égale mais tournant dans des directions opposées. En
ajustant les propriétés de ces vortex de commutation, ils ont pu ajuster la
vitesse du vortex virtuel indépendamment de la force de piégeage. Cela a
empêché la particule en lévitation de tourner en orbite, la rendant beaucoup
plus stable.
"Au lieu d'émettre un vortex en continu nous pulsons,
nous émettons un tourbillon 1 ms dans le sens anti-horaire et 1 ms plus tard
nous émettons le même tourbillon mais en sens horaire", a déclaré Marzo à
Physics World. "Fondamentalement, nous zigzaguons les directions des
vortex et nous le faisons vraiment, très vite pour que la particule n'ait pas
le temps de réagir à l'un ou l'autre des tourbillons individuels, elle réagit
aux moyennes."
En utilisant cette technique, ils ont piégé avec succès des
particules de 10 mm et 16 mm de diamètre - environ 1,2 et 1,9 longueurs d'onde,
respectivement. Ils ont également incliné le faisceau du tracteur au-delà de 90
° avec la particule de 10 mm, démontrant ainsi que l'objet est piégé par les
ultrasons, et pas seulement en lévitation contre la gravité.
Marzo dit que même si la suppression de la limite de
demi-longueur d'onde a ouvert la possibilité de contrôler les objets volumineux
avec des ultrasons, en particulier dans les situations où vous n'avez pas à
travailler contre la gravité, comme sur la Station spatiale internationale.
«Tout le monde aime toujours aller plus loin et dire que nous pouvons faire
léviter des humains, mais je vois au contraire les vraies applications comme
devenant plus petites, comme manipuler des choses qui sont à l'intérieur de
votre corps», dit-il.
Il explique que les applications possibles comprennent le
piégeage et le déplacement des calculs rénaux en coordination avec des machines d'imagerie médicale.
Auparavant, cela n'était pas possible en raison des très petites longueurs
d'onde qu'ils utilisent pour capturer des images haute résolution.
"Maintenant, parce que nous pouvons piéger des particules de plus de la
moitié d'une longueur d'onde, vous pouvez utiliser la même machine qui est utilisée
pour l'imagerie pour piéger les particules", explique Marzo.
La nouvelle technologie de piégeage est décrite dans
Physical Review Letters.
A propos de l'auteur
Michael Allen est un écrivain scientifique basé au Royaume-Uni
MON COMMENTAIRE :Astucieux mais les ondes sonores sont une forme d’énergie
déjà utilisée pour casser des petits calculs rénaux ;alors pourquoi ne
pas les utiliser comme pinces , sous formes de vortex ultrasoniques Ne dit-on pas que les tourbillons
(=vortex) dans les eaux tumultueuses vous entraînent vers le fond !!!???
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Les drones spatiaux donneront une nouvelle vie aux
satellites
24 janvier 2018
L'impression de l'artiste d'un espace drone
Space drones will give satellites a new lease of life
Jan 24, 2018
Les satellites occupant un espace précieux en orbite
géostationnaire bénéficieront d'une nouvelle vie, grâce à une annonce récente
de la société aérospatiale britannique Effective Space. En 2020, l'entreprise
lancera une flotte de drones spatiaux pour un client non précisé, qui prendra
en charge les manœuvres d'un satellite venu à court de carburant. La
technologie qu'ils ont développée pourrait s'avérer être une avancée cruciale
dans les opérations satellites dans un proche avenir, et va probablement
enflammer un marché extrêmement concurrentiel.
Située à quelque 36 000 km au-dessus de l'équateur
terrestre, la ceinture de Clarke (du nom de l'écrivain de science-fiction
Arthur C Clarke) abrite un anneau d'environ 600 de nos satellites les plus
importants. Ces satellites sont en orbite géostationnaire, ce qui signifie
qu'ils ne se déplacent jamais par rapport à un seul point sur la surface de la
Terre, ce qui leur permet d'effectuer des opérations allant de la prévision
météorologique à la télédiffusion. Cependant, l'espace dans la ceinture de
Clarke s'épuisera tôt ou tard . Daniel Campbell, directeur général d'Effective
Space, souligne que de nombreux satellites sont conçus pour fonctionner pendant
15 ans de service. Après cela, les vaisseaux spatiaux ne sont plus en mesure de
contrôler leurs positions. Une fois que la capacité de manipuler l'orientation
et la position d'un satellite a été perdue, le satellite devient effectivement
une ordure spatiale qui gaspille une précieuse position de la ceinture de
Clarke.
Cependant, beaucoup de ces satellites ont encore un matériel de communication qui fonctionne
parfaitement bien, et ils pourraient encore être utilisés si seulement ils
pouvaient être repositionnés. Les drones d'Effective Space offrent l'une des
premières solutions à ce problème. Campbell affirme que le mécanisme d'ancrage
non intrusif de l'entreprise permet aux drones de se fixer sur des satellites
qui ne sont pas conçus pour l'amarrage. L'engin relativement petit de 400 kg
s'attacherait aux anneaux d'interface des satellites qui, à l'origine, les
attachaient à l'engin spatial qui les transportait en orbite. Une fois en
place, les drones spatiaux utiliseraient leurs systèmes de propulsion ionique
pour prendre en charge les manœuvres du satellite, soit jusqu'à ce que son
matériel soit défectueux, soit jusqu'à ce que l'entreprise qui l'exploite
décide que sa mission est terminée.
À la fin de la vie d'un satellite, les drones
l'orienteraient alors dans une «orbite de cimetière», dans laquelle il
brûlerait en toute sécurité dans l'atmosphère de la Terre, libérant ainsi
l'espace précieux de la ceinture de Clarke. Mais les drones spatiaux ne
subiraient pas le même sort - ils se détacheraient du satellite condamné et
passeraient à leur prochaine mission. «Nous pouvons avoir plusieurs sessions
d'accueil et de désamarrage», explique Campbell. «Nous pouvons passer d'un
client à l'autre, prolonger la vie de quelques années et ensuite sauter à une autre
mission.» Puis, après plusieurs missions au cours de leurs 15 années de vie,
les drones spatiaux se retireraient avant de ne devenir eux-mêmes plus manœuvrables .
Le marché des drones qui prolongent la vie est déjà
concurrentiel, la société américaine Orbital ATK ayant récemment annoncé sa
propre entente pour utiliser une technologie similaire avec deux autres
satellites géostationnaires. Cependant, Campbell espère que la taille réduite
des drones d'Effective Space leur donnera un avantage concurrentiel moins
coûteux.
A propos de l'auteur Sam Jarman
MON COMMENTAIRE / Il fallait si attendre ! Voir utiliser
des satellites drones comme
les dépanneurs remorqueurs des
autoroutes de l’Espace !
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L'observation d'ondes gravitationnelles aide à déterminer la
limite de masse des étoiles à neutrons
23 janvier 2018
Illustration des ondes gravitationnelles d'une fusion
neutron-étoile
Gravitational-wave observation helps pinpoint neutron-star mass limit
Jan 23, 2018
Fusion massive: illustration des ondes gravitationnelles
d'une fusion neutron-étoile
Les données de l'observation récente des ondes
gravitationnelles issues de la fusion d' étoiles à neutrons binaire ont permis
de fixer une limite supérieure nouvelle et très précise à la masse des étoiles
à neutrons. Luciano Rezzolla et ses collègues de l'Université Goethe de
Francfort, en Allemagne, ont calculé qu'une étoile à neutrons peut atteindre la
taille de 2,16 masses solaires sans s'effondrer sous sa propre gravité pour
former un trou noir.
Les étoiles à neutrons se forment lorsqu'une étoile plus
grande que le Soleil explose dans une supernova, laissant derrière elle un
reste extrêmement dense et compact. Si le reste est plus massif que deux
soleils environ, il s'effondrera dans un trou noir. Les plus petits restes
évitent l'effondrement et deviennent des étoiles à neutrons. Cependant, les
propriétés internes des étoiles à neutrons ont longtemps été un mystère pour
les physiciens, rendant particulièrement difficile le calcul précis de la
limite supérieure de la masse des étoiles à neutrons.
En août 2017, les expériences LIGO et Virgo ont détecté des
ondes gravitationnelles caractéristiques de deux étoiles à neutrons qui se
spiralaient l'une dans l'autre, fusionnant et s'effondrant dans un trou noir.
Les observations ont donné aux scientifiques un premier aperçu des structures
internes des étoiles à neutrons.
Grâce à des calculs théoriques, Rezzolla et ses collègues
ont découvert que la capacité de l'étoile à neutrons fusionnée à se maintenir
contre l'effondrement gravitationnel dépendait fortement de la dynamique de la
matière nucléaire à l'intérieur. La matière en rotation uniforme dans le noyau
de l'objet pourrait résister plus efficacement à l'effondrement que la matière
non rotative.
Cependant, l'équipe a également découvert que les propriétés
de tous les matériaux à l'intérieur des étoiles à neutrons pouvaient être
décrites en utilisant les mêmes équations physiques, indépendamment de la
dynamique. Cela signifiait que le calcul d'une limite de masse supérieure pour
les étoiles à neutrons fusionnées est beaucoup plus simple qu'on ne le pensait
auparavant. En combinant les données produites par LIGO et Virgo avec leurs
modèles théoriques, l'équipe de Rezzolla a pu calculer leur masse limite à 2.16
masses solaires, avec une erreur de seulement quelques pour cent.
Rezzolla estime que le travail est un exemple précoce
excitant de calculs théoriques utilisés pour expliquer les données
d'observations d'ondes gravitationnelles. Il espère que le calcul de son équipe
sera encore affiné en utilisant les observations futures des ondes
gravitationnelles.
La recherche est décrite dans The Astrophysical Journal
Letters.
A propos de l'auteur Sam Jarman
MON COMMENTAIRE /La Tolman–Oppenheimer–Volkoff limit ( TOV limit) était
en effet imprécise : entre1.5 et
3.0 masse solaire
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Des petites pointes donnent à l'oiseau de paradis ses plumes
super-noires
22 janvier 2018
Photographie d'un oiseau de paradis mâle utilisant ses
plumes super-noires pour essayer d'attirer un partenaire
Tiny spikes give bird of paradise its super-black feathers
Jan 22, 2018
Les oiseaux de paradis mâles ont des plumes exceptionnellement
noires et récemment, des chercheurs aux États-Unis ont expliqué comment les
plumes parviennent à refléter de petites quantités de lumière. L'équipe a
trouvé que certaines plumes ont des structures compliquées qui créent un effet
de diffusion qui se traduit par une réflectance de la lumière presque nulle
dans certaines conditions - ce qui leur donne un aspect «super noir». Les
chercheurs pensent que ce plumage noir a évolué pour améliorer la brillance
perçue des taches colorées adjacentes lors des parades nuptiales (voir figure).
Les oiseaux de paradis se trouvent en Nouvelle-Guinée et
dans certaines parties de l'est de l'Australie. Ils sont célèbres pour leurs
expositions raffinées de parade, les ornements de plumage et la coloration
dramatique des mâles. Chez de nombreuses espèces, les mâles ont des taches de
plumes aux couleurs vives à côté du plumage noir mat qui apparaît beaucoup plus
sombre que la coloration noire d’ autres oiseaux.
Lorsque des chercheurs de l'Université Harvard, de la
Smithsonian Institution et de l'Université de Yale ont fait la lumière sur des
spécimens de cinq espèces d'oiseaux de paradis, ils ont découvert que ces
plumes noires avaient une réflectance directionnelle extrêmement faible. de la
lumière. En revanche, les plumes noires de deux autres espèces d'oiseaux,
utilisées à des fins de comparaison, avaient une réflectance directionnelle de
3,2 à 4,7%. Cette réflectance directionnelle extrêmement faible s'étend sur
toute la gamme visible.
La microscopie électronique à balayage et la tomographie
synchrotron à haute résolution réalisées par l'équipe ont révélé que ceci est
le résultat de la structure microscopique des plumes. Une plume typique a un
arbre central avec des rangées de barbes bifurquant. Des rangées de barbules
plus petites s'étalent ensuite en des
barbes. Dans la plupart des plumes, cette structure est plate, avec tout ce qui
se trouve dans le même plan horizontal. Mais les plumes super-noires ont des
barbules qui sont couvertes de pointes microscopiques et elles s'incurvent loin
du plan horizontal.
Les chercheurs expliquent que ces rangées de barbules
inclinées verticalement créent des cavités profondes et incurvées qui
provoquent une diffusion multiple de la lumière, entraînant une absorption plus
structurelle de la lumière que les plumes noires normales. Dakota McCoy, de
l'Université de Harvard, a déclaré à Physics World: «Parce qu'ils ont très peu
de surface horizontale exposée, la lumière est abondamment dispersée dans leurs
barbules verticalement saillantes.» Ces plumes super-noires conservaient même
leur aspect noir mat lorsqu'elles étaient recouvertes de poussière d'or. alors
que les plumes noires normales apparaissaient en or ".
Les barbules modifiées ne sont présentes que sur les
extrémités exposées des plumes qui se chevauchent, tandis que celles situées
vers la base des plumes ont une structure de plumes typique. Aussi, les plumes
noires de l'arrière d'une espèce d'oiseau de paradis, le superbe
oiseau-de-paradis, Lophorina superba, qui ne sont pas utilisés lors de
l'exposition, avaient une morphologie typique de barbule et étaient plus
réfléchissantes que les plumes super-noires. Cela soutient l'idée que les
plumes modifiées ont évolué à des fins d'affichage, disent les chercheurs.
Les plumes super-noires apparaissent plus sombres lorsqu'on
les regarde de face et pendant la parade nuptiale, les mâles de nombreuses
espèces d'oiseaux de paradis se déplacent pour maintenir une orientation
directionnelle spécifique entre eux et l'oiseau femelle. L'équipe croit que le
plumage a évolué dans le temps pour
rehausser la brillance perçue des taches colorées adjacentes au cours de ces
expositions et que les plumes modifiées combinées au comportement d'affichage
font en sorte que les oiseaux femelles voient le plumage noir à son maximum plus sombre. "C'est une illusion
d'optique évoluée, qui rend les couleurs adjacentes plus lumineuses",
explique McCoy. "En effet, cela fait que nos yeux et nos cerveaux
perçoivent la couleur comme étant" à l'ombre ", comme s'il n'y avait
presque pas de lumière qui l'illuminait."
Silvia Vignolini, de l'Université de Cambridge, dit qu'il
est important de noter que la réflectance directionnelle n'est pas la même que
l'absorption, et qu'à son avis "la valeur enregistrée de la noirceur
rapportée dans le papier n'est pas si impressionnante". Elle explique que
si les plumes montrent une réflectance directionnelle extrême si elles sont
vues sous l'angle correct, leur réflectivité totale n'est pas si différente des
autres espèces examinées. Elle ajoute que pour être "très" noir il
faut 100% d'absorption de la lumière sous tous les angles.
Les figures dans le papier montrent que tandis que la
réflectance directionnelle de la lumière des plumes modifiées est 0.05-0.31%,
comparée à 3.2-4.7% des plumes noires normales, leur réflectance totale
considérant tous les angles est autour de 3.5%, comparé à 4.5-5.5 % pour les
plumes non modifiées.
McCoy dit que la structure des plumes pourrait peut-être
être utilisée pour concevoir de nouvelles surfaces absorbantes pour la
fabrication de textiles, l'instrumentation optique ou la collecte solaire. Elle
ajoute: «Les plumes sont très durables et sont faites d'un matériau bon marché
- la kératine - il est donc possible que ces plumes deviennent le gabarit d'une
surface super-noire durable et évolutive.» Vignolini voit aussi des
applications pratiques, disant que les résultats pourrait aider à améliorer les
propriétés anti-reflets des revêtements mates.
L'étude est décrite dans Nature Communications.
A propos de l'auteur
Michael Allen est un écrivain scientifique basé au Royaume-Uni
MON COMMENTAIRE/ Ayant vu la parade de ces oiseaux magnifiques a la TV je suis sidéré que ce « super noir »
soit attribué au pouvoir de l’oiseau de
diriger son évolution dans une telle
direction ET pour se faire encore plus beau ….La fonction crée l’organe
dit on ! Alors méditons !Que puis-je
faire pour me rendre moins moche ???
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La mécanique quantique apporte de nouvelles perspectives sur
les fluides actifs
22 janvier 2018
Diagramme montrant des particules autopropulsées alignant
leurs mouvements
Quantum mechanics provides new insights into active fluids
Jan 22, 2018
Benjamin Loewe, Anton Souslov et Paul Goldbart du Georgia
Institute of Technology aux États-Unis ont découvert une relation entre les
fluides contenant des particules auto-propulsives et les principes fondamentaux
de la mécanique quantique. Cette idée a permis à l'équipe de dériver des
équations hydrodynamiques décrivant les fluides actifs, ce qui s'est avéré très
difficile à faire dans le passé.
La dynamique des fluides ne peut pas toujours être décrite
par les mouvements aléatoires des particules individuelles. Lorsque des
particules auto-propulsives - telles que des bactéries nageant - sont
impliquées, des écoulements ordonnés et spontanés peuvent se produire à grande
échelle. Connus comme des fluides actifs, ces substances sont des états uniques
de la matière.
Pour mieux comprendre ces particules autopropulsées, le trio
de Georgia les a modélisés comme des grains de riz avec deux propriétés
fondamentales dictant leur dynamique - les directions dans lesquelles ils se
déplacent et tournent. L'équipe de Loewe a vu que ces deux propriétés étaient
fondamentalement liées; le sens de déplacement d'un grain dépend directement de
l'endroit où il pointe, et vice versa
Une telle description présente de fortes similitudes avec la
règle de la mécanique quantique du couplage spin-orbite, dans laquelle le spin
et le moment angulaire orbital des particules quantiques sont fondamentalement
liés. Poursuivant cette analogie, l'équipe de Loewe a adapté l'équation de
Schrödinger - le principe central décrivant la dynamique des systèmes
quantiques - pour décrire la dynamique des particules autopropulsées.
En augmentant le problème, les chercheurs ont adapté
l'équation de Schrödinger pour construire une description hydrodynamique du
comportement de nombreuses particules autopropulsées dans un fluide. Le trio a
dérivé avec succès les propriétés utilisées pour caractériser les fluides, y
compris la viscosité, la diffusivité et la compressibilité. Cependant,
contrairement aux fluides ordinaires, leur équation a montré que les grains
pouvaient s'aligner spontanément, donnant lieu à des écoulements ordonnés en 2D
- une description parfaite des fluides actifs.
Décrivant leur travail dans un article publié dans le New
Journal of Physics, les physiciens disent que leurs idées pourraient aider à
«réaliser des phases exotiques de la matière en utilisant des fluides actifs
via des analogies avec des systèmes composés d'électrons fortement corrélés».
A propos de l'auteur
Sam Jarman est un écrivain scientifique basé au Royaume-Uni
MON COMMENTAIRE /J ai trouvé si audacieux cette approche que je suis
retourné voir la très copieuse publication originale .Je remarque qu’ il s’agit uniquement d’un
travail théorique et pas du tout expérimental …..
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Une anomalie neutronique pourrait indiquer une matière noire
Neutron anomaly might point to dark matter
Jan 19, 2018
19 janvier 2018
Photo de l'expérience UCNA au Laboratoire national de Los
Alamos
Recherche de désintégration: l'expérience de l'UCNA au
Laboratoire national de Los Alamos
Pendant plus de 20 ans, les physiciens ont été incapables
d'expliquer pourquoi deux types d'expériences produisent des valeurs
différentes pour la durée de vie du neutron. Une ou plusieurs erreurs
systématiques inconnues biaisant les résultats est une possibilité. Mais
recemment, une paire de théoriciens des particules aux États-Unis ont trouvé
une autre explication: à l'occasion, les neutrons se décomposent en une
particule inconnue qui pourrait expliquer la matière noire de l'univers. Ils
disent qu'une telle particule pourrait laisser une signature très distinctive
dans les détecteurs de physique nucléaire.
Lorsqu'ils sont isolés, les neutrons se désintègrent en
environ 15 minutes. Ils le font via la désintégration bêta, qui implique un
neutron se transformant en un proton, un électron et un antineutrino
électronique. La conservation de l'énergie, de la charge, du moment cinétique
et d'autres nombres quantiques dicte que c'est la seule façon dont les neutrons
peuvent se désintégrer dans le modèle standard de la physique des particules.
Pour mesurer avec précision la durée de vie moyenne des
neutrons, les physiciens utilisent deux techniques de base. L'une consiste à
loger les neutrons dans un contenant, appelé bouteille, et à compter simplement
combien d'entre eux restent après un intervalle de temps fixe. L'autre approche
consiste à tirer un faisceau de neutrons d'une intensité connue à travers un
piège électromagnétique et à mesurer le nombre de protons qui émergent dans un
temps donné.
En cours depuis le début des années 1990, les deux types
d'expériences donnent des résultats qui restent encoreen désaccord l'un avec l'autre. Alors
que la méthode de la bouteille nous indique que les neutrons se désintègrent
après environ 880 s en moyenne, les tests de faisceau mettent le chiffre
environ huit secondes plus haut . La différence est significative parce qu'elle
ne peut être expliquée par des incertitudes systématiques statistiques ou
connues. Jusqu'en 2013, l'écart s'élevait à 2,9σ. Puis, suite aux améliorations
apportées à l'expérience de faisabilité de faisceau la plus importante au
monde, la désadaptation s'est durcie - passant à 3.8σ.
Dans le dernier travail, Bartosz Fornal et Benjamin
Grinstein à l'Université de Californie, San Diego, proposent que l'anomalie puisse
être un signe de la matière noire. L'idée est la suivante: alors que la plupart
des neutrons disparaissent via la désintégration bêta, une petite fraction
(environ 1%) se désintégrerait plutôt en une particule du "secteur
sombre" - un processus qui violerait la conservation du nombre de baryons.
Alors que les expérimentations en bouteille permettraient de mesurer à la fois
la désintégration bêta et la désintégration sombre, les expériences sur
faisceaux ne peuvent détecter que la désintégration bêta En conséquence, les
expériences de faisceau surestimeraient la durée de vie du neutron.
La nouvelle proposition ne comporte pas de particule sombre
unique avec des propriétés spécifiques. Mais Fornal et Grinstein ont montré que
plusieurs particules candidates sont compatibles avec les résultats
expérimentaux existants. Ils ont également montré que certaines des voies de
désintégration possibles génèrent des signatures expérimentales claires.
Ceux-ci comprennent la désintégration des neutrons en une particule sombre,
plus une paire électron-positron ou un photon, avec l'énergie disponible pour
ces particules d'accompagnement limitée par la gamme étroite des masses
autorisées pour la particule sombre.
La masse de la particule noire doit dépasser celle du
béryllium-9 ,moins celle du béryllium-8, puisque le béryllium-9 est connu pour
être stable et ne se désintègre donc pas. En même temps, la particule mystère
doit être plus légère que le neutron si cela doit se désintégrer. En effet, si
la particule est bien la matière noire qui a façonné l'évolution de l'univers,
elle doit obéir à une contrainte un peu plus serrée - elle doit être plus
légère que le proton et l'électron combinés sinon la matière noire serait
instable. Ce qui n'est pas.
Ces contraintes conduisent à une particule de matière noire
ayant une masse comprise entre 937,9 et 938,8 MeV. Étant donné que le neutron
pèse 939,6 MeV, un photon
d'accompagnement devrait avoir une énergie comprise entre environ 0,8 et 1,7
MeV.
Fornal dit que de tels photons pourraient potentiellement
être observés dans de nombreuses expériences de physique nucléaire en
fonctionnement, mais ne seraient visibles que lorsque les immenses quantités de
bruit de fond seraient filtrées (le photon n'ayant aucun compagnon de
particules détectable). Il ajoute cependant que certains expérimentateurs
mettent au point des techniques d'analyse de données pour essayer d'éliminer le
bruit.
Pour Susan Gardner, une théoricienne à l'Université du
Kentucky aux États-Unis, la matière noire nouvellement postulée est «faisable»
et ne peut être exclue par aucune donnée existante. "Il est
particulièrement excitant", ajoute-t-elle, "que certains des scénarios
suggérés aient des signatures expérimentales frappantes".
En fait, deux collaborations au Laboratoire national de Los
Alamos au Nouveau-Mexique - UCNA et UCNtau - sont actuellement à la recherche
de signaux de photons (rayons gamma) et d'électrons-positrons dans les données
de désintégrations de neutrons. "Les données sont en cours et les analyses
sont en cours", déclare Peter Geltenbort, membre de l'UCNA, à l'Institut
Laue-Langevin en France.
Ben Rybolt de l'Université d'État de Kennesaw aux États-Unis
décrit le dernier travail comme «une
approche raisonnable »…..Il a tenté de résoudre l'anomalie des
neutrons en travaillant lui-même sur d'éventuelles signatures expérimentales
d'une solution exotique rivale. Les neutrons ordinaires peuvent parfois
osciller dans des «neutrons miroirs» du modèle non standard. Si des mesures
améliorées de la durée de vie des neutrons - impliquant des bouteilles
magnétiques et la surveillance des émissions d'électrons provenant d'un
faisceau de neutrons - ne permettent pas de découvrir des erreurs systématiques
cachées, il estime qu'il y aura encore plus de raisons de chercher des
solutions exotiques. Une pré-impression décrivant la recherche est sur le
serveur arXiv. À propos de l'auteur Edwin Cartlidge est un écrivain scientifique
basé à Rome
Selon OSCAR sauf coïncidence fortuite, la DM est le fruit de la dualité de localité et ne peut pas être découverte dans la localité restreinte du labo. C'est une réduction de localité à partir d'une localité étendue.
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