La revue en langue anglaise
PHYSICS WORLD dont je vous
traduis les articles sur INTERNET vient
de changer sa présentation .Désormais il y aura 4 têtes de chapitre et non plus un déroulé technologique et chronologique ….. Je vais me voir forcé de
suivre ! Il est possible que je
sélectionne dans les dernières
nouvelles celles qui n’ont pas un
intérêt scientifique immédiat ou que je ne les commente pas.Je regrette dans
leur nouvelle présentation l’absence du
forum de commentaires qu’on y trouvait avant .
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Arecibo observatory saved from closure
1 :ARECIBO
sauvé de la fermeture
L'Observatoire Arecibo à Porto Rico a été sauvé suite à un
accord signé par un consortium dirigé par l'Université de Floride centrale
(UCF) à Orlando. L'annonce a été faite le 22 février par la National Science Foundation
(NSF), qui cherchait depuis 2006 un sponsor alternatif pour le radio-télescope
emblématique de 305 m de diamètre. lorsque le télescope a été endommagé par
l'ouragan Maria, qui a causé des ravages dans toute l'ile
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Japan’s SuperKEKB set for first particle collisions
2 superKEKB va démarrer au JAPON
Les premières collisions lors de la mise à niveau de l'une
des premières expériences de physique des particules au Japon devraient débuter
en avril 2018. Après six années de travaux, l'accélérateur SuperKEKB commencera
à écraser ses premiers électrons et positrons, annonçant une nouvelle ère de la
physique des particules. Laboratoire de physique des particules KEK à Tsukuba.
Le SuperKEKB est une mise à niveau de 29 milliards de yens
(370 millions de dollars) du collisionneur KEKB de 3 km de circonférence,
constitué de deux accélérateurs circulaires - l'un portant des électrons et
l'autre des positons. La KEKB a été arrêtée en 2011 pour commencer la
construction de SuperKEKB, qui consistait à améliorer les faisceaux de faisceau
pour permettre à SuperKEKB de produire des électrons d'une énergie de 7 GeV,
tandis que le faisceau de positons a une énergie de 4 GeV.
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Blue-detuned light boosts density of trapped ultracold atoms
Un gaz atomique dense et ultrafroid a été créé en utilisant
une lumière laser bleu modifiée avec une
fréquence plus élevée que la transition atomique utilisée pour refroidir les
atomes. Cet exploit a été réalisé par Kyle Jarvis et ses collègues de
l'Imperial College de Londres et leur technique pourrait offrir une nouvelle
façon de piéger les molécules ultra froides - ce qui s'est avéré très difficile
à réaliser.
Les pièges magnéto-optiques (MOT) sont des équipements
particulièrement utiles pour les physiciens souhaitant piéger des échantillons
d'atomes à des températures ultra-froides. Les MOT utilisent des lasers avec
des fréquences inférieures à certaines transitions atomiques (fréquences modifiées
en rouge) pour refroidir les atomes. Ce processus de "refroidissement
Doppler" implique que les atomes absorbent et émettent de la lumière de
telle manière que leur mouvement soit réduit. Il peut être utilisé pour
refroidir les gaz atomiques à des températures de l’ordre du microkelvin, ce qui permet
d'utiliser les atomes dans une large gamme d'applications telles que la simulation
de solides quantiques, la mesure de minuscules changements de gravité et la
création d'horloges hautement précises.
La plupart des MOT réalisent un refroidissement Doppler par
des transitions atomiques de "type I", de sorte que le moment
angulaire de l'état atomique de l'état excité est plus élevé que dans l'état
fondamental. Cependant, les transitions de type I sont peu utiles lors du
piégeage de molécules car le processus de piégeage doit éviter d'exciter les
états de rotation et de vibration d'une molécule. A la place , les molécules
doivent subir des transitions de type II dans lesquelles le moment angulaire de
l'état excité est inférieur à l'état fondamental.
Les tentatives d'utiliser des lasers à désaccord de rouge dans
les MOT pour refroidir les atomes et les molécules en utilisant des transitions
de type II ont encore donné des gaz qui
sont trop chauds et trop diffus pour être utiles. Dans leur expérience, Jarvis
et ses collègues ont utilisé des lasers à désaccord bleu - avec une fréquence
plus élevée que celle de la fréquence de transition. Ils décrivent cela comme
un changement "contre-intuitif" dans le processus de refroidissement
parce que l'absorption de la lumière rouge désaccordée par un atome est normalement
ce qui fait ralentir l'atome.
Malgré cette approche non conventionnelle, l'équipe pouvait
piéger et refroidir les atomes de rubidium-87 en utilisant des transitions de
type II et atteindre une densité de 10¹¹ atomes par centimètre cube - ce qui
est environ un million de fois plus élevé que les lasers rouges. Ils ont
également réussi à refroidir le gaz à moins de 30 μK.
La recherche est décrite dans Physical Review Letters.
Sam Jarman est un écrivain scientifique basé au Royaume-Uni
MON COMMENTAIRE :J’avoue avoir ressenti un étonnement quand cette
technique a démarré il y a une trentaine d’années à Saclay , grâce
à Claude COHEN TANNOUDJI ..J’ai utilisé le laser argon krypton en
études RAMAN et l’ hélium néon
avec UF6 ou dans d’autres cas pour percer des trous dans
les solides….. et maintenant on en fait des BECS !!!!!Chauffer puis
refroidir !Les physiciens veulent
le beurre et l’argent du beurre !!!
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Ancient hydrogen reveals clues to dark matter’s identity
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L'hydrogène primordial révèle des indices sur l'identité de la
matière noire
1er mars 2018
Une percée potentiellement énorme dans l'étude de la matière
noire provient d'une source improbable: les émissions radio détectées à partir
du gaz hydrogène qui existait il y a juste 180 millions d'années après le Big Bang.
La matière noire représente 26,8% de la masse totale et de
l'énergie de l'univers, mais elle demeure insaisissable. Les astronomes n'ont
été capables de la détecter que par sa gravité, tandis que les expériences
terrestres conçues pour identifier les particules de matière noire n'ont rien
trouvé. Cependant, de nouvelles observations de l'univers primitif suggèrent que la raison en est que nos
expériences ont cherché au mauvais endroit.
Une équipe dirigée par Judd Bowman de l'Arizona State
University a utilisé l'antenne EDGES « tout-ciel » dans l'ouest
de l'Australie pour rechercher la faible signature de l'hydrogène primordial
dans l'univers très jeune . Lorsque les premières étoiles se sont allumées,
leur rayonnement ultraviolet a été absorbé par des atomes d'hydrogène, qui, en
tant qu'élément le plus commun, est omniprésent dans l'univers. Cette
absorption a provoqué un petit saut entre les deux électrons célibataires dans
les atomes d'hydrogène entre deux niveaux d'énergie hyperfine, libérant l'émission
radio de 21 cm / 1420 MHz dans ce processus.
EDGES a pu détecter cette émission, redshift à une fréquence
de seulement 78 MHz par expansion cosmique. Le redshift correspond à une époque
d’ à peine 180 millions d'années après le Big Bang. Cependant, il y a eu une surprise. L'amplitude du signal était deux
fois plus grande que ce qui avait été prédit, et Bowman pense que cela pourrait
s'expliquer "à condition que le gaz
dans l'univers primitif ait été plus
froid que prévu", dit-il à Physics World.
La température du gaz 180 millions d'années après le Big
Bang devait être d'environ six degrés au-dessus du zéro absolu, mais la force
du signal détecté par EDGES impliquait une température de seulement 3 K. La
première implication de cette observation est qu'elle pose une contrainte sur l’époque où les quasars se sont allumés et ont
commencé à verser des rayons X, puisque les rayons X auraient chauffé le gaz,
mais c'est le deuxième résultat, si c’ est confirmé, qui pourrait avoir les
plus grandes répercussions pour la science
Rennan Barkana, de l'Université de Tel Aviv, suggère que la
matière noire est responsable de cette basse température de l'hydrogène. À ce
moment-là, la seule chose qui aurait dû être plus froide que l'hydrogène était
la matière noire, et si les particules de matière noire et les atomes
d'hydrogène se dispersaient les uns les autres, cela éliminerait la chaleur des
atomes d'hydrogène.
"Si l'interprétation de la matière noire du nouveau
signal de 21 cm est correcte, alors c'est la première indication directe d'une
interaction non-gravitationnelle", dit Barkana.
Bien que dans l'univers moderne, la matière noire ne semble
pas pouvoir interagir avec la matière ordinaire autrement qu'avec la gravité,
cela a pu être différent dans le passé. Les conditions froides et à faible
vitesse propres à cette époque ont peut-être permis certaines interactions.
Pour que le processus de diffusion ait lieu, les masses individuelles des
particules de matière noire doivent être inférieures à 4,3 GeV, ce qui équivaut
à la masse de seulement quelques protons. Ceci est très éloigné de la région
attendue de 100 GeV, et pourrait expliquer pourquoi les expériences essayant de
détecter directement les particules de matière noire ne trouvent rien, parce
qu'elles regardent dans la mauvaise gamme d'énergie
Richard Massey de l'Université de Durham au Royaume-Uni, qui
n'était pas impliqué dans la recherche, a déclaré que «si cette interprétation
est correcte, ce serait une percée qui transformerait le domaine: la première fois en 40 ans que la
matière noire est vue comme faisant quelque chose plutôt que rien. "
La confirmation indépendante pourrait venir bientôt. EDGES a
mesuré l'émission d'hydrogène en prenant une moyenne sur l'ensemble du ciel,
mais l'Epoque de Réionisation Hydrogène (HERA), et le futur Square Kilometer
Array, tous deux en Afrique du Sud, seront capables de prendre des mesures plus
complexes. Puisque l'hypothèse de la matière noire prédit un modèle très
spécifique dans les ondes radio, Barkana dit que "le vrai test viendra de
ces mesures plus détaill
Au-delà , «les gens vont réfléchir très sérieusement aux
conséquences de l'interprétation de la matière noire et peut-être que de
nouveaux tests seront identifiés», explique Bowman. Si Barkana et Bowman se
sont révélés corrects, cela signifiera que les jours de la matière noire qui nous
restent cachés seront comptés.
Les observations et les calculs théoriques sont décrits dans
deux articles de Nature: Bowman et al et Barkana.
Keith Cooper est un écrivain scientifique basé au Royaume-Uni
MON COMMENTAIRE /Je ne suis pas d accord :S'il y avait la diffusion de la
matiere noire el de l hydrogène primitifs ,cela
impliquait des chocs entre eux
, et reste indirectement du ressort de leurs
masses , donc encore de l’interaction gravitationnelle
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Has the ‘hyperfine puzzle’ been solved?
Le «puzzle hyperfin» a-t-il été résolu?
02 mars 2018 Hamish Johnston
Photographie de l'anneau de stockage expérimental à
Darmstadt
Expérience hyperfine: l'anneau de stockage expérimental à
Darmstadt
Un écart important entre la séparation hyperfine observée
dans les atomes de bismuth 209 hautement ionisés et la valeur attendue pourrait
être une erreur de calcul plutôt qu'une preuve d’une nouvelle physique. Telle
est la conclusion de Leonid Skripnikov de l'Université d'État de
Saint-Pétersbourg en Russie et de ses collègues, qui ont montré que le moment
magnétique du noyau bismuth-209 utilisé pour calculer le découplage hyperfin est beaucoup plus petit que la
valeur actuellement acceptée.
Le découplage
hyperfin est un petit changement dans les niveaux d'énergie des
électrons qui résulte de l'interaction entre le moment magnétique dipolaire du
noyau atomique et le mouvement orbital des électrons. Des mesures spectroscopiques
très précises de découplage hyperfin offrent un moyen de tester
l'électrodynamique quantique (EDQ). La découverte de divergences entre la QED
et les observations expérimentales pourrait pointer vers une physique au-delà du modèle standard de la
physique des particules.
En 2017, Wilfried Nörtershäuser de l'Université technique de
Darmstadt et ses collègues ont injecté des atomes de bismuth 209 dans l'anneau
de stockage expérimental (ESR) du Centre GSI Helmholtz pour la recherche sur
les ions lourds à Darmstadt. Les atomes ont été dépouillés de tous sauf un de
leurs électrons. Cet électron restant est étroitement lié dans des orbites de
type hydrogène qui ont de très grands chevauchements avec le noyau de bismuth.
Le noyau de bismuth-209 a un énorme moment magnétique - et cela combiné avec la
proximité de l'électron rend le système idéal pour tester la QED.
Il y a cependant un problème important, car les fluctuations
quantiques rendent extrêmement difficile le calcul de la distribution de
l'aimantation dans le noyau - ce qu'on appelle l'effet de Bohr-Weisskopf. Pour
contourner ce problème, l'équipe a également créé des ions de type lithium en
extrayant les atomes de bismuth 209 de tous leurs électrons sauf trois. En
comparant les mesures des ions de type hydrogène et lithium, l'équipe pourrait
annuler l'effet de Bohr-Weisskopf et mesurer la différence entre la
dissociation hyperfine des ions de type hydrogène et ceux de type lithium.
À leur grande surprise, l'équipe a découvert que cette
différence avait un écart de 7 degrés par rapport à ce qui avait été prédit par
la théorie, ce qui pourrait indiquer une nouvelle physique. Mais maintenant, de
nouvelles mesures et calculs effectués par Skripnikov et ses collègues (y
compris Nörtershäuser) suggèrent une explication plus banale.
Le calcul de la séparation hyperfine à partir des données
expérimentales nécessite une valeur précise pour le moment magnétique nucléaire
du bismuth 209. Nörtershäuser et Michael Vogel de Darmstadt et ses collègues
ont utilisé la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire pour mesurer le
moment magnétique du noyau. Cela a été fait en plaçant une solution aqueuse de
nitrate de bismuth dans un puissant aimant supraconducteur et en mesurant son
spectre de fréquences radio.
Un défi important pour réaliser cette mesure est de prendre
en compte l'effet de la solution de nitrate de bismuth sur le champ magnétique
local qui est ressenti par les noyaux de bismuth. Cela a été élaboré par
Skripnikov et ses collègues, qui ont fait des calculs de mécanique quantique sophistiqués
qui ont révélé que l'effet sur le champ local était beaucoup plus important que
prévu
Lorsque la nouvelle valeur du moment magnétique a été
utilisée pour calculer la division hyperfine, le résultat était en bon accord
avec l'expérience originale.
Le fractionnement hyperfin de l'antimatière est aussi mesuré au CERN
"Il serait trop tôt pour affirmer que cela représente
la solution complète au casse-tête hyperfin", explique Nörtershäuser,
ajoutant "néanmoins, c'est une partie significative de la solution".
"D'autres expériences sont encore nécessaires pour obtenir une clarté
complète sur l'interaction entre le noyau atomique et la coquille et, par
conséquent, pour vérifier les prédictions théoriques de la nature de la
mécanique quantique dans des domaines de
champs très forts".
Hamish Johnston est l'éditeur de physique générale de
Physics World
MON COMMENTAIRE / Interviennent aussi dans l’explication de ce découplage les
corrections prenant en compte le moment quadripolaire du noyau atomique.
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Thermal expansion of 2D materials measured at nanometre resolution
Expansion thermique des matériaux 2D mesurée en résolution
nanométrique
28 fév 2018
Image STEM montrant le coefficient de dilatation
thermique du di séléniure de molybdène
La chaleur du moment: le coefficient de dilatation thermique
du di séléniure de molybdène à 3 nm de résolution.
La dilatation thermique du graphène et de plusieurs autres
matériaux 2D a été mesurée à une résolution spatiale de seulement 2 nm. Robert
Klie et ses collègues de l'Université de l'Illinois à Chicago ont utilisé la
microscopie électronique à balayage (STEM) pour explorer les propriétés
thermiques de matériaux technologiquement significatifs. Leur travail pourrait
jouer un rôle clé dans le développement de composants électroniques, notamment
des panneaux solaires et des transistors.
La plupart des matériaux se dilatent lorsqu'ils sont
chauffés, mais le taux d'expansion peut varier énormément d'une substance à
l'autre - ce qui a des implications importantes pour la conception de
dispositifs faits de plusieurs matériaux. Le changement de volume est décrit
par le coefficient de dilatation thermique d'un matériau. Cette quantité est
difficile à mesurer pour de minuscules échantillons car le système de mesure
lui-même peut chauffer ou refroidir l'échantillon. Cela rend très difficile
l'obtention d'une mesure précise de la température de l'échantillo
L'équipe de Klie a réalisé que la température d'un minuscule
échantillon peut être déterminée en utilisant la STEM pour tirer des électrons à travers .
Lorsque les électrons se déplacent dans le matériau, ils perdent de l'énergie
cinétique en créant des plasmons, que Klie décrit comme des «oscillations collectives
d'électrons dans un matériau». Les longueurs d'onde, et donc les énergies, des
plasmons sont déterminées par la taille de l'échantillon et sa température. En
conséquence, la quantité d'énergie perdue par les électrons pour les plasmons
est liée à la température de l'échantillon.
En scannant le faisceau d'électrons à travers l'échantillon,
l'équipe a cartographié les changements dans les énergies plasmon. Ceci fournit
une mesure de la température locale et finalement du coefficient de dilatation thermique
du matériau.
L'équipe de Klie a examiné des échantillons de
dichalcogénures de métaux de transition (TMD), qui sont des semi-conducteurs 2D
avec des propriétés électriques inhabituelles. Ils ont également étudié le
graphène - une feuille de carbone atomiquement mince, qui se contracte de façon
inhabituelle lorsqu'il est chauffé.
Dans la gamme de température 100-450 ⁰C, ils ont constaté
que les coefficients de dilatation thermique pour les deux matériaux varient
considérablement lorsque différents nombres de couches d'épaisseur d'atome ont
été utilisés dans l'échantillon. Pour les TMD, une seule couche atomique a été
multipliée par 45 fois par rapport à quatre couches, tandis que la contraction
d'une seule couche de graphène était 30 fois plus grande.
Le résultat frappant suggère que les monocouches réagissent
fortement aux changements de température lorsqu'elles sont moins inhibées par
des liaisons avec d'autres couches. Cependant, ces interactions sont connues
pour être assez faibles - laissant un mystère que Klie espère explorer dans
d'autres expériences.
L'étude est décrite dans Physical Review Letters.
Sam Jarman est un écrivain scientifique basé au Royaume-
Mon commentaire / Que la dilatation de empilement de plusieurs couches de graphène
ou d’ un composite mince soit différent d une seule couche ne me semble pas si mystérieux que ce que prétendent les auteurs …..je ne crois pas nécessaire
de voir des plasmons partout….
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Homogeneous 2D Fermi gas is created in the lab
Experiment brings theoretical predictions to life
Un gaz de Fermi 2D
homogène est créé au laboratoire
27 février 2018
Image de densité d'un gaz de Fermi 2D homogène
Les gaz de Fermi 2D homogènes fascinent depuis longtemps les
physiciens théoriciens, mais la création d'un véritable système d'étude en
laboratoire a échappé aux chercheurs. Klaus Hueck, Henning Moritz et ses collègues
de l'Université de Hambourg ont créé un tel gaz et ont également confirmé
plusieurs prédictions théoriques sur ses propriétés. Leur travail pourrait
conduire à un large éventail de nouvelles expériences qui étudient les
propriétés perplexes des systèmes quantiques à plusieurs corps, y compris les
supraconducteurs et les superfluides.
Les physiciens théoriciens savent depuis des décennies que
la création et l'étude d'un gaz 2D ultrafroids d'atomes fermioniques (spin
demi-entier) fourniraient une mine d'informations sur la matière quantique.
Dans le passé, les expérimentateurs devaient se contenter de piéger les
fermions à l'intérieur d'un puits de potentiel harmonique, ce qui leur
permettait d'étudier ses propriétés thermodynamiques. Cependant, la forme
incurvée d'un potentiel harmonique (qui ressemble à une vallée inclinée)
signifie que le gaz à l'intérieur n'est pas uniforme - et cela a des effets
importants sur les propriétés quantiques du gaz.
Dans leur étude, Hueck et ses collègues ont créé un puits de
potentiel qui ressemble moins à une
vallée qu'à un silo à grains. Les physiciens ont utilisé des potentiels dipolaires
optiques pour créer le puits circulaire, qui repousse simplement les particules
quantiques pour les maintenir à l'intérieur du piège. Fondamentalement, le
puits a peu d'influence sur la densité du gaz à l'intérieur. Ce potentiel avait
déjà été utilisé pour contenir des gaz de particules de spin entier (bosons)
ainsi que des gaz de Fermi 3D.
Une fois qu'ils ont créé leur gaz 2D, l'équipe a testé
plusieurs prédictions théoriques sur ses propriétés quantiques. Ils ont mesuré
ses propriétés thermodynamiques, qui concordaient avec les calculs théoriques.
Les physiciens ont également créé des ondes de matière dans le gaz et mesuré la
distribution de l'impulsion des fermions. Pour la première fois, ils ont
directement observé comment certains états de mouvement étaient bloqués en
raison du principe d'exclusion de Pauli - comme prévu par la théorie.
La technique du piégeage est décrite dans Physical Review
Letters et pourrait s'avérer inestimable pour les physiciens qui étudient la
dynamique des systèmes uniformes de particules fermioniques, une tâche qui
était auparavant notoirement difficile. Les chercheurs peuvent s'attendre à de
nouvelles observations expérimentales d'idées théoriques exotiques, et même
faire de nouvelles découvertes pour eux-mêmes.
Sam Jarman est un écrivain scientifique basé au Royaume-Uni
MON COMMENTAIRE/ BRAVO !
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