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L'hydrogène métallique liquide sur Jupiter a-t-il été recréé
en laboratoire?ns
Sous pression: de l'hydrogène métallique liquide a-t-il été
fabriqué dans des conditions trouvées sur Jupiter?
I l y a peu de revendications sur les états
métalliques de l'hydrogène superdense
qui n’aient pas été contestées,
et la dernière ne fait pas exception. Deux chercheurs de l'Université de
Harvard aux États-Unis rapportent aujourd'hui l'observation d'un liquide
électriquement conducteur dans l'élément comprimé obtenu en laboratoire à des pressions
extrêmement élevées. Ils disent que leur hydrogène métallique liquide pourrait
être comme la substance présente dans les intérieurs des planètes géantes
gazeuses telles que Jupiter et Saturne, et correspondrait aux observations récentes du champ magnétique
de Jupiter. Mais d'autres experts remettent en question ces interprétations.
L'idée que l'hydrogène pourrait devenir métallique à haute
pression remonte à une proposition théorique en 1935. Une telle phase solide à haute
pression a été recherchée depuis, renforcée par la suggestion en 1968 que ce
solide pourrait être supraconducteur à température ambiante. Personne n'a
jamais vu un tel état de manière convaincante, bien que dans un travail
controversé publié plus tôt cette année, Isaac Silvera et Ranga Dias à Harvard
ont prétendu l'avoir fait.
Mais l'hydrogène liquide devrait être métallique aussi à
haute pression, et des preuves de cela ont été rapportées au milieu des années
1990. , Mohamed Zaghoo, travaillant avec Silvera à Harvard, dit maintenant que
leurs observations d'hydrogène liquide pressées jusqu'à 140-170 gigapascals
(1,4 million d'atmosphères) dans une cellule à enclume de diamant à haute
pression et chauffée au laser à des températures de 1800-2700 K " révèle
qu'il est beaucoup plus conducteur qu'on ne le pensait auparavant. "
Lorsque l'échantillon d'hydrogène est devenu métallique, ils
ont remarqué que sa réflectance augmentait fortement. "A une certaine
température de transition, la réflectance a brusquement augmenté à 50-55%,ce
sont des valeurs typiques d’un
comportement métallique", explique Zaghoo. Les chercheurs ont calculé la
conductivité à partir de cette réflectance, en supposant que c'est un simple
métal avec des électrons libres. Ils l'ont trouvé 5-7 fois plus élevée qu'une
valeur mesurée pour l'hydrogène liquide comprimé par choc en 1996.
L'existence d'un tel état métallique à l'intérieur de
Jupiter est, pense Zaghoo, la raison pour laquelle la planète possède un champ
magnétique. "L'implication immédiate [du résultat] est que le champ
magnétique de Jupiter devrait être plus fort que précédemment", dit-il.
"Et le champ devrait également provenir d’endroits beaucoup plus près de
la surface que supposé." Zaghoo arrive à cette conclusion parce que leurs
conditions expérimentales sont similaires à celles d'un rayon de 84% du rayon
planétaire complet, et les chercheurs estiment que la couche de dynamo
planétaire peut en fait s'étendre jusqu'à au moins 91% du rayon.
Cela le rend beaucoup plus proche de la surface extérieure
que ce que l'on pensait auparavant. Mais Zaghoo dit que, après que lui et
Silvera aient publié une pré-impression de leur article sur l'arXiv en janvier,
"à notre grande surprise, quelques mois plus tard, les résultats de la mission
spatiale Juno confirmaient exactement ce que suggéraient nos expériences."
Cependant, tout le monde n'est pas convaincu. Le
scientifique planétaire David Stevenson du California Institute of Technology à
Pasadena estime que le nouveau résultat n'ajoute pas beaucoup plus à cettereprésentation . "Leurs
expériences ne sont pasmenées pour des
conditions de pertinence àdans la région extérieure de Jupiter", dit-il.
"Ce qu'ils ont fait, c'est extrapoler vers l'extérieur pour réduire la
pression, et c'est discutable."
Pendant ce temps, William Nellis, un expérimentateur à haute
pression qui travaille à Harvard indépendamment du groupe de Silvera et a rapporté la valeur plus faible de la
conductivité en phase liquide, soutient que les auteurs ont trouvé une autre région
conductrice liquide de celle qu'il voyait, les deux régions ont été préparées
par différentes techniques. Ils ne peuvent pas être la même phase, dit-il,
parce qu'ils ont des densités différentes.
Cependant, la mesure antérieure est fiable, dit-il, parce
que cette conductivité a été mesurée par un sondage électrique direct, alors
que "dériver la conductivité à partir d'une théorie de l'électron libre
peut introduire des erreurs systématiques inconnues". Si deux de ces
phases existent dans cette région du diagramme de phase, la question de savoir ce qui pourrait être pertinent pour les
conditions planétaires reste ouverte.
Pour en savoir plus sur les allégations entourant
l'hydrogène métallique liquide, consultez notre rubrique "Montrez-nous
votre métal"
A propos de l'auteur
Philip Ball est un écrivain scientifique et journaliste basé
à Londres
MON COMMENTAIRE
Pour un chimiste , héritier du tableau de Mendeleïev , il n y a aucun doute que l’hydrogène sous
des conditions idoines ne se retrouve pas en situation de métal de » plein
droit » ….Mais le physicien , plus méfiant ou plus »
pinailleur » sait que le diagramme de l’hydrogène solide montre des domaines plus diversifiés qu’on pourrait l’attendre ( voir ma photo)
et donc présenter des
conductibilités thermiques spécifiques à
chaque phase ….A très haute pression ,
il me semble inéluctable qu’ une
conductibilité électrique finisse par
« pointer son nez « à une température qui permette le passage du « gaz
d’électrons » à travers n importe quelle des phases solides……
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Un guide d'onde en
silicium montre zéro comme indice de réfraction
Silicon waveguide shows zero refractive index
Oct 25, 2017
25 oct. 2017
Impression d'artiste d'un guide d'onde à indice zéro
Lumière de guidage (agrandir pour l'image complète)
Des physiciens de l'Université Harvard aux Etats-Unis ont
construit un guide d'onde en silicium qui présente un indice de réfraction
proche de zéro lorsqu'il fonctionne à des longueurs d'onde de télécommunication
dans le proche infrarouge. Ce guide d'ondes peut transmettre l'énergie plus
efficacement que les conceptions précédentes, offrant des applications
potentielles en informatique et en communications.
La plupart des matériaux ont un indice de réfraction
supérieur à un, ce qui signifie qu'ils réduisent à la fois la vitesse et la
longueur d'onde de la lumière qui les traverse par rapport au passage de la
lumière dans le vide. Mais un matériau avec un indice de réfraction nul
augmente la vitesse et la longueur d'onde de la lumière à l'infini, en laissant
une variation temporelle mais pas spatiale. (L'effet ne contredit pas la
relativité restreinte car il considère la phase d'une onde, qui ne porte aucune
information.)
Orad Reshef, qui est maintenant à l'Université d'Ottawa,
racnte qu'il a été inspiré d'étudier des
matériaux avec un indice de réfraction nul parce que «zéro restait
un concept tellement abstrait».
Mais, plus concrètement, il affirme que les matériaux à indice zéro pourraient
stimuler la non-linéarité dans la lumière, une exigence de longue date qui n'a
pas encore été satisfaite pour les ordinateurs optiques. Cela signifierait
qu'un photon était capable de dicter le
comportement d'un autre, permettant ainsi des transistors optiques et d'autres
types de commutateurs.
Comme l'indice de réfraction d'un matériau est défini comme
la racine carrée de sa permittivité relative et de sa perméabilité relative
multipliées ensemble, un indice de zéro
peut en principe être obtenu en mettant la permittivité à zéro. Ceci, en fait,
a été fait en utilisant des métaux aux fréquences radio et infrarouge lointain,
mais Reshef souligne que cela a été réalisé avec une perméabilité finie. En
tant que tel, dit-il, l'impédance - définie comme la racine carrée de la
perméabilité sur la permittivité - "explose", ce qui signifie qu'il
devient presque impossible de transférer le rayonnement électromagnétique entre
le matériau et le monde extérieur.
Il y a deux ans, le groupe de Harvard a rapporté avoir
surmonté ce problème en utilisant un métamatériau - un ensemble de petites
structures artificielles manipulant la lumière. Le métamatériau consistait dans
ce cas en un réseau de piliers en silicium de 400 nm de diamètre noyés dans un
matériau polymère et revêtus de films d'or. L'or, en agissant comme un miroir,
était nécessaire pour rendre les piliers en effet infiniment grands, ce qui
devrait réduire la perméabilité de toutes les ondes lumineuses passant à zéro.
Les chercheurs ont démontré une réfraction à indice zéro en
dirigeant la lumière vers une formation en forme de prisme des piliers de
silicium et en mesurant l'angle d'émergence de la lumière du côté opposé du
prisme. Ce résultat représente une étape importante vers des applications
pratiques basées sur des puces, explique Reshef, car contrairement aux
précédents métamatériaux à indice zéro, la lumière pourrait se propager
parallèlement au substrat de silicium. Cependant, il souligne qu'un prisme
lui-même est «une structure entièrement inutile», car il ne peut pas être
construit plus petit qu'une certaine taille et parce que la lumière en émerge
Dans le dernier travail, le groupe a façonné le métamatériau
dans un guide d'onde - l'équivalent photonique d'un fil électrique. Le guide
d'ondes se compose d'une seule rangée de métamatériaux, mais plutôt que de
piliers de silicium assis dans l'air, il est plutôt constitué de trous d'air
semi-circulaires dans une bande de silicium. La plus grande concentration de
silicium signifie qu'il n'y a plus besoin de revêtements dorés, ce qui réduit
les coûts et maintient le silicium plus pur.
Parce que le guide d'ondes n'a pas de faces inclinées, le
groupe a dû trouver une autre façon de prouver que la réfraction était à indice zéro. Ingénieusement, il a
alimenté la lumière dans les deux extrémités de l'appareil pour mettre en place
une onde stationnaire. Normalement, les pics et les creux d'une telle onde
seraient trop rapprochés pour être visibles, mais l'indice de réfraction très
faible à l'intérieur du guide d'ondes signifiait qu'ils étaient étirés suffisamment
loin pour être vus avec un microscope optique.
Juste à quelle distance dépendait fortement de la longueur
d'onde d'entrée. Les chercheurs ont observé qu'à environ 1625 nm, les pics et
les creux de l'onde stationnaire sont devenus si étendus qu'un seul était
visible à la fois. Compte tenu de la taille finie du guide d'onde, ils n'ont
pas pu conclure définitivement qu'ils
avaient observé un indice de réfraction nul, mais ils sont descendus à 0,03.
"Personne n'a jamais vu une onde infiniment longue", dit Reshef.
"En tant que physiciens, nous avons tous pensé que c'était à couper le
souffle."
Masaya Notomi de NTT Basic Research Laboratories au Japon
applaudit Reshef et ses collègues pour avoir démontré simultanément qu’un indice zéro de réfraction et basse impédance
fonctionne dans un guide d'onde unidimensionnel "étonnamment simple".
Mais il ajoute que d'autres recherches sont nécessaires pour des applications
pratiques, étant donné une perte de rayonnement importante du guide d'ondes.
La recherche est publiée dans ACS Photonics.
A propos de l'auteur
Edwin Cartlidge est un écrivain scientifique basé à Rom
MON COMMENTAIRE
Je rappelle en outre que c’est la valeur de cet indice de réfraction différente
de zéro qui est responsable de la perte de 0,4 % de l’énergie à
chaque fois que la lumière rentre ou sort de votre paire de lunettes !!
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Les physiciens créent le premier laser «topologique»
Physicists create first 'topological' laser
Oct 27, 2017
27 oct. 2017
Photo de chercheurs faisant un laser topologique
Explorer toutes les options: le nouveau laser topologique
peut avoir n'importe quelle forme de cavité laser
Un nouveau type de laser, dans lequel la lumière serpente
autour d'une cavité de n'importe quelle forme sans diffusion, a été développé
par des chercheurs américains. Ils prétendent que leur "laser est
topologique", fonctionne aux
longueurs d'onde de télécommunication, et pourrait permettre une miniaturisation
améliorée de la photonique au silicium ou même protéger des informations
quantiques de la diffusion.
Les isolants topologiques sont des matériaux qui ne
transportent pas de courants électriques dans leur volume, mais qui passent par
des états de bords. Fondamentalement, ces états voyagent toujours dans une
direction, se dirigeant soigneusement autour des coins et des imperfections
dans la surface sans dispersion ou fuite.
De tels courants électriques "topologiquement
protégés" peuvent être induits dans une mince feuille d'un conducteur
quelconque en induisant un champ électrique à travers la feuille et un champ
magnétique perpendiculaire à celle-ci. Dans la masse, les électrons voyagent
simplement en cercles, mais sur les bords ils sautent en demi-cercle.
Bien que les photons n'aient pas de moment magnétique et ne
réagissent donc pas directement à un champ magnétique, un effet analogue peut
être obtenu en utilisant des électrons excités par la lumière incidente. De
tels électrons répondent différemment à un champ magnétique que s'ils n'avaient
pas été excités, et influencent à leur tour différemment la lumière.
"L'interaction des photons avec le champ magnétique est
médiatiée par le matériau", explique Boubacar Kanté, physicien appliqué à
l'Université de Californie à San Diego. C'est la théorie - et cela fonctionne
bien aux basses fréquence
Cependant, aux longueurs d'onde infrarouges utilisées en
photonique au silicium, les matériaux répondent si faiblement aux champs
magnétiques que de nombreux chercheurs ont supposé qu'il ne serait pas possible
d'ouvrir une bande interdite optique - une région spectrale dans laquelle la
masse d'un matériau ne peut transmettre les ondes électromagnétiques .
Sans se laisser démonter, Kanté et certains de ses étudiants
«ont commencé à faire des calculs pour vraiment vérifier si certaines de ces
hypothèses étaient correctes». Ils ont réalisé que, bien qu'il soit possible de
bloquer la transmission en masse dans une bande de longueur d'onde minuscule,
cet inconvénient serait utile dans un laser, qui est censé avoir une largeur de
ligne étroite.
Pour le savoir, les chercheurs ont utilisé deux cristaux
photoniques - des nanostructures optiques périodiques - fabriqués à partir de
phosphure d'arséniure de gallium et d'indium. Ils ont placé l'un dans l'autre
au-dessus d'une couche de grenat de fer magnétique yttrium minéral magnétique.
Le cristal photonique interne consistait en une série de cellules unitaires en
forme d'étoile disposées dans un treillis carré, alors que les cristaux
externes avaient un treillis triangulaire de trous cylindriques. L'interface
entre les deux cristaux est la cavité laser, dans laquelle l'amplification
laser peut avoir lieu.
Les différents motifs des deux cristaux photoniques ont
donné naissance à un état de bord photonique robuste et unidirectionnel, tout
comme les états de bords électroniques dans un isolant topologique. Le champ
magnétique a ouvert une largeur de bande optique de seulement 42 picomètres
dans les cristaux photoniques massifs, les rendant tous les deux parfaitement
réfléchissants à environ 1550 nm - la région de longueur d'onde la plus souvent
utilisée pour la transmission par fibre optique.
«Si je prends deux miroirs topologiquement distincts»,
explique Kanté, «alors, parce qu'ils sont des miroirs, la lumière ne peut
pénétrer dans les cristaux, mais, parce
qu'ils sont topologiquement distincts, la lumière peut se propager entre eux».
Le phosphure d'arséniure de gallium et d'indium émet
spontanément de la lumière lorsqu'il est excité par un laser, cette lumière
remplissant l'état de bord existant entre les matériaux topologiquement
distincts. Cet état de bord peut ensuite être utilisé pour créer une cavité
laser de toute forme à l'épreuve de la diffusion.
Pour extraire ensuite un faisceau, les chercheurs ont retiré une
ligne de trous du cristal photonique externe, créant un guide d'onde couplé au
champ évanescent de la cavité - un type de perturbation électromagnétique non
propagative qui se produit à la suite des ondes dans la cavité. Ils ont trouvé
que la lumière émergeait du guide d'ondes avec une forte préférence pour une
direction, prouvant que la lumière provenait du mode de bord unidirectionnel.
Selon les chercheurs, cette caractéristique pourrait être
utile, car un faisceau laser réfléchissant dans la cavité peut injecter du
bruit et même détruire des cavités de forte puissance. Les dispositifs conçus
pour éviter cela sont généralement volumineux et énergivores. «Maintenant, nous
avons un appareil qui peut envoyer de la lumière dans une direction
préférentielle sans aucun moyen de revenir à la source», explique Kanté.
Les chercheurs suggèrent également que des cavités de
n'importe quelle forme pourraient permettre un emballage plus dense des
composants optoélectroniques intégrés, et par conséquent des vitesses de
traitement plus élevées. Enfin, ils notent que l'utilisation de trajets
photoniques sans diffusion pourrait transporter des états quantiques sur de
plus longues distances autour de circuits quantiques. Les chercheurs fabriquent
maintenant un laser alimenté électriquement parce que, comme le dit Kanté,
«vous ne voulez pas transporter un gros laser pour en nourrir un autre».
"je pense que c'est le premier matériau photonique
topologique qui n'est pas réciproque à cause du biais magnétique dans
l'optique", explique Andrea Alù de l'Université du Texas à Austin.
"C'est un résultat assez remarquable et je sais que beaucoup de gens
essayaient de le faire.
Pour définir un cristal photonique, vous avez besoin de
beaucoup de cellules unitaires", dit-il. "Typiquement, la première
bande interdite apparaît lorsque la distance dans les cellules unitaires est de
moitié. -longueur d'onde - donc 750 nanomètres. Et vous avez besoin de beaucoup
d'entre eux pour créer cette interface. Il existe des moyens de fabriquer des
lasers beaucoup plus petits. "Un aspect potentiellement intéressant qui
n'est pas mentionné dans la recherche, suggère-t-il, est la
possibilité de créer un faisceau laser avec un moment
angulaire.
About the author
Tim Wogan est un
écrivain scientifique basé au Royaume-Uni
MON COMMENTAIRE
Je trouve l’idée très astucieuse
…..Je me rappelle à la guerre d’avoir eu besoin d’un « fusil
à tirer dans les coins » !!!!Eh bien les physiciens ont réussi en
quelque sorte à le réaliser avec un
laser !
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L'équivalence proton-antiproton confirmée par la meilleure
mesure du moment magnétique
Proton–antiproton equivalence confirmed by best-ever measurement of magnetic moment
Oct 30, 2017
30 oct. 2017
Une photo de Stefan Ulmer avec l'appareil expérimental BAS
Une nouvelle technique de mesure utilisée par la
collaboration BASE du CERN a contraint le moment magnétique de l'antiproton
avec une précision de quelques parties par milliard - une amélioration
considérable par rapport à la précision d'environ une partie par million
obtenue en janvier par la même équipe. Le résultat signifie que le moment magnétique
de l'antiproton est maintenant connu de façon encore plus précise que le moment
magnétique du proton lui-même.
La mesure simultanée de la fréquence du cyclotron d'un
antiproton et de la fréquence de Larmor d'un autre antiproton était cruciale
avec une amélioration de la précision de
350 fois. En utilisant une particule "chaude" dans la mesure au cyclotron, les chercheurs ont évité le besoin
d'une étape de refroidissement qui prend du temps dans chaque cycle de leur
expérience. Cela a permis à l'équipe de faire des mesures à un rythme beaucoup
plus rapide qu'auparavant, et trois fois plus vite que ce qu'elle avait réussi à faire en mesurant le moment magnétique du
proton en 201
Les discordances entre les propriétés des protons et des
antiprotons pourraient expliquer la domination écrasante de la matière normale
dans l'univers - ce qui n'est pas expliqué par le modèle standard de la
physique des particules. Quiconque espère obtenir des indices d’ une nouvelle physique au-delà du modèle standard
sera cependant déçu, car le résultat est cohérent avec les protons et les
antiprotons ayant des moments magnétiques opposés mais égaux.
Les chercheurs s'attendent à une amélioration supplémentaire
de la précision en améliorant le système de protection et de blindage
magnétique de l'expérience et en utilisant un champ magnétique plus homogène
dans le piège de précision.
L'expérience est décrite dans Nature.
A propos de l'auteur
Marric Stephens est un journaliste sur physicsworld.com
MON COMMENTAIRE
L ‘antiproton reste le miroir du proton mais relève d une énergie
attractive positive vis avis de G
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Contrôle quantique des réactions chimiques réalisées avec
des électrons
31 oct. 2017
cs
Oct 31, 2017
Flash Physics: need-to-know updates from the world of physics
Diriger des réactions chimiques en exploitant la nature
quantique des électrons a été démontré pour la première fois par des physiciens
de l'Institut Tata de recherche fondamentale en Inde et de l'Open University au
Royaume-Uni. La technique pourrait s'avérer une alternative moins coûteuse que
celle des lasers, qui jusqu'à présent a été la principale façon dont les chercheurs
ont cherché à obtenir un contrôle cohérent des réactions chimiques.
E Krishnakumar de Tata et ses collaborateurs ont exposé
l'hydrogène moléculaire et le deutérium à un faisceau d'électrons de basse
énergie et ont utilisé un appareil d'imagerie de carte de vélocité développé
par Nigel Mason et ses collègues de l'Open University pour observer la
distribution angulaire des produits de réaction. ). Les électrons interagissant
avec l'hydrogène ou les molécules de deutérium ont formé des ions négatifs temporaires
dans un processus appelé fixation par résonance. Les ions moléculaires sont
ensuite dissociés pour former des atomes neutres et des ions stables
d'hydrogène ou de deutérium.
Les molécules diatomiques homonucléaires comme l'hydrogène
sont symétriques par inversion, donc une telle fixation dissociative impliquant
un seul électron devrait aboutir à une distribution symétrique des produits
ioniques. Sous le schéma induit par laser, la symétrie d'inversion n'est rompue
que lorsque deux photons cohérents délivrent des impulsions angulaires paires
et impaires simultanément. Pourtant, les images de tranches de vélocité
obtenues par l'équipe en utilisant VMI ont montré une asymétrie distincte le
long de l'axe inter-nucléaire.
Selon les chercheurs, un seul électron peut atteindre la
même brisure de symétrie lorsqu'il provoque une superposition de deux
résonances ioniques négatives de parité opposée. Lorsque les trajets quantiques
résultants interfèrent, la phase relative entre eux détermine le degré
d'asymétrie dans le modèle de fragmentation produit.
Comprendre la dynamique de la dissociation induite par
électrons permettra de mieux comprendre les processus naturels comme les
dommages causés par les rayonnements à l'ADN, et promet un meilleur contrôle
des réactions chimiques et des techniques de nanofabrication.
La recherche est rapportée dans Nature Physics.
A propos de l'auteur :Marric Stephens is a reporter on
physicsworld.com
MON COMMENTAIRE :
Je suis surpris : :pour moi l la mise en commun des électrons dans la molécule H2 ne devrait entrainer
aucune dissymétrie ;;;;
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Les aurores boréales nord et sud de Jupiter sont étonnamment
indépendantes
1er novembre 2017
Photo captée par le télescope spatial Hubble d'une aurore
dans l'atmosphère de Jupiter
C
Jupiter's northern and southern auroras are surprisingly independent
Nov 1, 2017
Un «point chaud» de rayons X auroraux a été observé près du
pôle sud de Jupiter pour la première fois. Les astronomes s'attendaient à ce
que la dynamique des aurores boréales du nord et du sud de la planète
corresponde - comme ils le font sur Terre – ils ont eu la surprise de constater que la luminosité de
deux points chauds variait indépendamment. Que les mesures reflètent ou non un
véritable décalage entre le comportement des pôles entraine des conséquences
sur notre compréhension de la physique active derrière les aurores de Jupiter.
L'orbite et l'inclinaison axiale de Jupiter par rapport à la
Terre signifient que les chances d'observer simultanément les aurores boréales
du nord et du sud de la planète géante sont peu nombreuses. De telles
opportunités se sont présentées en 2007 et 2016, et les télescopes à rayons X
basés dans l'espace Chandra et XMM-Newton ont été orientés pour en tirer
profit. Maintenant, une analyse des données par William Dunn de l'University
College London et des collaborateurs au Royaume-Uni, aux États-Unis et en
Espagne, a révélé un point chaud persistant par des rayons X dans l'hémisphère sud. Le point
chaud du sud présente une périodicité sans rapport avec celle de son homologue
du nord, qui varie beaucoup plus irrégulièrement au cours de la campagne
d'observation.
Même lors de configurations favorables comme celles de 2007
et 2016, les deux points chauds auroraux ne pouvaient être vus ensemble que
brièvement: car lorsque l'on en aperçoit autour de la courbe du disque de la
planète, l'autre recule à la branche opposée. L'explication la plus simple du
comportement différent de chaque pôle est donc que la dynamique est réellement
contrôlée globalement, mais que les conditions magnétosphériques ont varié
pendant la fenêtre d'observation, supprimant la périodicité lorsque le point chaud
du nord est devenu visible
Si l'incohérence entre les pôles est réelle, plusieurs
mécanismes pourraient l'expliquer, selon Dunn et ses collègues. Divers
processus de reconnexion magnétique; oscillations de champ magnétique à
ultra-basse fréquence; et les conditions magnétiques locales spécifiques aux
pôles ont toutes été évoquées.
En combinant d'autres études radiologiques au cours des deux
prochaines années - alors que les deux pôles sont encore visibles depuis la
Terre - avec des mesures effectuées in situ par la mission Juno de la NASA, les
chercheurs espèrent déterminer si l'indépendance observée est normale pour les
aurores de Jupiter. Et ce que cela signifie pour l'origine du phénomène.
La recherche est rapportée dans Nature Astronomy.
A propos de l'auteur
Marric Stephens est un journaliste sur physicsworld.com
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Les rayons cosmiques sondent les déchets nucléaires
1er novembre 2017
Photographie de fûts de stockage de déchets nucléaires à
l'Idaho National Laboratory
Les physiciens aux Etats-Unis estiment que les muons des
rayons cosmiques pourraient aider à résoudre un problème majeur avec les
déchets nucléaires - comment surveiller le stockage à long terme du combustible
d’un réacteur usé à moindre coût et en
toute sécurité. En appliquant la technologie des détecteurs normalement
utilisée par les physiciens des particules, les chercheurs ont montré
expérimentalement comment les particules subatomiques peuvent être utilisées
sur site pour déterminer si un combustible a disparu des fûts de stockage à
sec.
Le combustible nucléaire usé contient des produits de fission
ainsi que des isotopes de plutonium, et doit donc être soigneusement surveillé
lorsqu'il est retiré d'un réacteur nucléaire. Il est d'abord placé dans une
piscine de refroidissement pendant
plusieurs années tandis que les produits de fission à vie courte se
désintègrent. Il est ensuite transféré dans des conteneurs de grande taille et
fortement blindés, appelés fûts de stockage à sec, situés à proximité du
réacteur ou dans une installation spéciale de gestion des déchets.
Les inspecteurs placent des scellés spéciaux sur les
tonneaux pour révéler la falsification. Mais si un tel dispositif se dégrade pour une raison quelconque - il
pourrait, par exemple, simplement se corroder lorsqu'il est exposé aux éléments
- alors le tonneau en question devrait être renvoyé à un bassin de
refroidissement pour un nouvel examen. Comme le souligne Matt Durham du
Laboratoire national de Los Alamos au Nouveau-Mexique, la manipulation et le
transport nécessaires seraient coûteux et longs. "Tous les travailleurs du
nucléaire que je connais aux États-Unis sont des professionnels prudents",
dit-il, "mais il y a toujours la possibilité d'accidents".
Idéalement, dit Durham, le contenu des fûts devrait être vérifié sur place. Selon lui, de
nombreuses technologies ont été mises en avant, mais elles ont toutes leurs
inconvénients: les neutrons ou les rayons X, par exemple, ne peuvent pénétrer
le blindage épais des fûts, alors que les neutrinos nécessiteraient d'énormes
détecteurs. Les Muons, cependant, peuvent fournir la réponse. Produits
naturellement par les rayons cosmiques qui traversent l'atmosphère terrestre,
les muons pénètrent dans les matériaux à faible indice atomique - y compris le
blindage en acier et en béton - mais sont plutôt déviés par des éléments plus
lourds, comme le combustible d'uranium. Leur degré de dispersion lorsqu'ils
passent à travers un tonneau devrait, par conséquent, révéler la quantité de
combustible usé à l'intérieur.
Pour mettre l'idée à l'épreuve, Durham et ses collègues de
Los Alamos se sont dirigés vers le nord au Laboratoire national de l'Idaho. Là,
ils ont positionné un couple de pisteurs de muons contenant du gaz ionisable
autour d'un fût d'environ 3 m de diamètre et 5 m de haut, avec un traqueur
traçant les trajectoires des muons lorsqu'ils pénétraient dans le tonneau et
l'autre traçant les voies de sortie. Le tonneau contenait du combustible
extrait d'un réacteur de Westinghouse dans les années 1980. Il a été choisi
parce que seulement 18 des 24 assemblages combustibles possibles étaient présents,
permettant ainsi aux chercheurs d'essayer d'identifier les emplacements vides
(connus).
Au cours des trois mois environ, Durham et ses collègues ont
enregistré environ 450 000 traces de muons. Avec ces données, ils ont tracé
l'angle de diffusion du muon en fonction de la position le long du diamètre du
fût et modélisé comment l'angle de diffusion devrait varier si les 24 fentes
d'assemblage du combustible étaient toutes pleines ou toutes vides. Ils ont
ensuite estimé le nombre d'assemblages dans six groupements différents
positionnés le long du diamètre du fût en évaluant à chaque point si le tracé
empirique était plus proche des courbes modélisées «tout-plein» ou «tout-vide».
Bien qu'ils aient dû se débarrasser de certaines données
après que des vents violents aient secoué les détecteurs pendant quelques
jours, les chercheurs ont néanmoins correctement identifié s'il y avait ou non
des assemblages manquants dans quatre groupes sur six. Sur cette base, ils
concluent que leur technique est sensible à l'enlèvement d'un seul assemblage
de combustible à partir du centre d'un fût. «Cela représente potentiellement
une nouvelle méthode pour les inspecteurs de vérifier le contenu d'un fût de
stockage à sec», ont-ils écrit dans une pré-impression téléchargée sur le
serveur arXiv.
Les chercheurs effectuent maintenant d'autres modélisations
pour déterminer si leur technique peut être étendue à des «scénarios de
détournement» plus compliqués, comme le retrait d'une partie seulement d'un
assemblage de combustible ou le remplacement d'un assemblage par une structure
fictive fabriquée….. Durham dit que les simulations semblent «prometteuses» et
que ses collègues et lui visent finalement à tester ces scénarios
expérimentalement. Ils espèrent également effectuer des mesures sur d'autres
types de fûts de stockage à sec.
Durham fait remarquer que bien que la technique ait été
proposée pour la première fois il y a 10 ans par son collègue de Los Alamos,
Chris Morris, elle est encore relativement nouvelle comparée à la radiographie
par rayons X. Néanmoins, il dit que les "autorités compétentes" de
l'Agence internationale de l'énergie atomique sont au courant du travail, et
ajoute qu’il a été envisagé" de sonder les réacteurs endommagés à
Fukushima au Japon. En outre, il dit qu'il pourrait être appliqué pour traiter avec l’IRAN , étant donné que tout le combustible nucléaire
usé doit être retiré du pays à l'intérieur de conteneurs fortement blindés
.
David Ireland de
l'Université de Glasgow, dont le groupe a utilisé la diffusion des muons pour
inspecter les déchets de niveau intermédiaire, affirme que Morris et ses
collègues ont réalisé "un beau travail, malgré les conditions
venteuses". Il note que, bien que l'utilisation de muons à rayons
cosmiques naturels limite la vitesse d'imagerie, ces muons ont la vertu de ne
pas être dangereux pour les inspecteurs. Avec un soutien suffisant et un
raffinement du détecteur, il estime qu'un système de travail pourrait être
déployé "dans les cinq prochaines années". À propos de l'auteur Edwin
Cartlidge est un écrivain scientifique basé à Rome
Mon commentaire
Un outil de plus pour que les inspecteurs AIEA surveillent les pays candidats a l’obtention de l’arme atomique
l’IRSN a établi des
relations empiriques permettant d’estimer la magnitude et la profondeur des
séismes historiques ….On aboutit
ensuite à la définition d’une
valeur dite » Séismes Maximaux
Historiquement Vraisemblables (SMHV) » , puis il faut augmenter la magnitude des séismes de
référence ainsi déterminés de 0,5……Les experts calculent ensuite l’amplitude
des vibrations que ce séisme maximal éventuel
serait susceptible de produire et les effets d’amplification locale liés
à la nature du sol (les « effets de site »……Et en fin de compte , a l’occasion
de chaque visite décennale on vérifie
que le vieillissement de l’installation et les éventuelles modifications
apportées au cours de sa vie n’ont pas affecté la sûreté. On peut aussi être
amené à demander des renforcements afin de tenir compte de l’évolution des
connaissances locales que ce soit en
matière d’aléa sismique ou de construction parasismique et afin de
toujours conserver des marges suffisantes …..
