LE MONDE AVRIL 2018
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L'intelligence artificielle repère les ondes
gravitationnelles
01 mai 2018
Fusion de trous noirs simulée
Faux bruit: signal simulé provenant d'une fusion de trous
noirs binaire qui a été intégrée dans le bruit (Courtoisie: H. Gabbard et al.,
Phys. Rev. Lett.)
Un système d'apprentissage en profondeur capable de filtrer
les signaux d'ondes gravitationnelles à partir du bruit de fond a été créé par
des physiciens britanniques. L'apprentissage profond reposse sur une technique
de reconnaissance de formes inspirée par les neurones qui a déjà été appliquée
au traitement d'images, à la reconnaissance de la parole et aux diagnostics
médicaux, entre autres choses. Chris Messenger et ses collègues de l'Université
de Glasgow ont montré que leur système est aussi efficace que le traitement de
signal conventionnel et qu'il a le potentiel pour identifier les signaux
gravitationnels beaucoup plus rapidement.
Les ondes gravitationnelles sont des ondulations dans
l'espace-temps que l'on peut observer avec les détecteurs LIGO-Virgo, qui sont
des interféromètres laser avec des paires de bras de plusieurs kilomètres
positionnés à angle droit l'un par rapport à l'autre. Quand une onde passe à travers la Terre, elle étire très légèrement
un bras tout en restreignant l'autre,
avant de presser le premier et d'étirer le second, et ainsi de suite. Cela
génère une série d'oscillations minuscules mais distinctes qui sont
enregistrées comme des variations dans les modèles d'interférence mesurés par
les instruments.
La première onde gravitationnelle détectée a été captée par
les deux détecteurs LIGO aux États-Unis en septembre 2015. Contrairement aux
signaux observés depuis, ces oscillations étaient visibles à l'œil nu dans les
données brutes. Normalement, les signaux d'ondes gravitationnelles sont
submergés par le bruit - sismique, mouvement thermique ou statistiques de
photons - qui doivent être filtrés à l'aide d'algorithmes informatiques pour
que le signal doive émerger.
Habituellement, les signaux sont sélectionnés à partir du
bruit en utilisant une technique connue sous le nom de filtrage adapté. Cela
implique de comparer les oscillations enregistrées par l'interféromètre avec
une série de modèles représentant des formes d'onde produites par différents
événements astrophysiques qui sont calculés en utilisant des équations
post-newtoniennes et relativistes. Une correspondance significative entre les
données d'observation et l'un des modèles signifie une détection vraie , tandis
que le type de forme d'onde dans le modèle révèle ce qui a provoqué l'onde
gravitationnelle en question.
Cependant, la nécessité de comparer un grand nombre de modèles
pour assurer un résultat précis signifie que le filtrage adapté nécessite
beaucoup de puissance de traitement et prend du temps. Dans son dernier travail, l'équipe a montré qu'ils
peuvent potentiellement réduire le temps nécessaire - en utilisant l'apprentissage
automatique plutôt que des algorithmes conventionnels. Leur système repose sur
un réseau neuronal qui, comme le cerveau, est constitué de couches d'unités de
traitement qui se déclenchent lorsqu'elles reçoivent une certaine entrée.
La couche d'entrée du système d’apprentissage contient les
données brutes qui proviendraient d'un interféromètre – c est à dire une série de nombres liés aux variations de la
tension des bras. Ces données sont transmises à la première des neuf couches
internes composées de neurones dont la sortie dépend des données d'entrée et
d'une pondération appliquée à chaque neurone. Avec ces sorties formant alors
les entrées de la couche suivante, et ainsi de suite, le système se termine par
une couche finale composée de seulement deux neurones qui génèrent chacun une
valeur de probabilité entre 0 et 1. Un neurone révèle la probabilité que les
données brutes contient un signal effectif tandis que l'autre, inversement,
décrit la probabilité qu'il ne contienne que du bru
Initialement, les poids des neurones sont fixés de manière
aléatoire et le système est «formé» en l'exposant à une série d'échantillons de
données, dont la moitié est constituée d'un signal d'onde gravitationnelle
provenant de fusions binaires noires couvertes par le bruit gaussien. l'autre
moitié contient uniquement du bruit gaussien. Les valeurs de probabilité
calculées par le système dans chaque cas sont comparées au type de données
(connu) - signal ou bruit - et le degré d'erreur est ensuite utilisé pour ajuster
les poids de neurones couche par couche dans un processus appelé propagation
arrière. L'idée est que, après suffisamment d'itérations, le réseau peut
distinguer le signal du bruit de façon fiable.
Après avoir initialisé leur système avec un demi-million de données,
Messenger et ses collègues l'ont ensuite alimenté de 20 000 nouvelles formes
d'onde pour voir combien il pouvait en identifier correctement. Ils ont également
analysé le même ensemble de formes d'onde en utilisant un filtrage adapté. Ils ont
constaté que les deux techniques se comportaient de manière presque égale -
leur capacité à trouver les signaux enterrés dépendant de manière très
similaire du rapport signal / bruit et de la probabilité de confondre le bruit
avec le signal. Cependant, parce que la majeure partie du calcul pour
l'apprentissage en profondeur se produit pendant l'entraînement, la nouvelle
technique était beaucoup plus rapide - en prenant seulement quelques secondes
pour analyser toutes les formes d'onde inconnues plutôt que plusieurs heures.
Selon Hunter Gabbard, membre du groupe de Glasgow, cette
vitesse plus élevée pourrait s'avérer utile à mesure que les interféromètres
deviennent plus sensibles et détectent plus souvent les ondes
gravitationnelles. Cela, dit-il, pourrait aider les astronomes à alerter plus
vite des signaux de la fusion des étoiles à neutrons
afin qu'ils puissent déjà orienter leurs
télescopes vers le satellite.
Traitant le ciel en
question et capter le rayonnement électromagnétique qui l'accompagne avant
qu'il ne disparaisse.
Le groupe de Glasgow
n'est cependant pas le seul à avoir appliqué l'intelligence artificielle à la
détection des ondes gravitationnelles. En particulier, Daniel George et Eliu
Huerta de l'Université de l'Illinois aux États-Unis ont déjà publié deux
articles montrant que l'apprentissage en profondeur peut fonctionner plus
rapidement que le filtrage adapté. Ils ont également utilisé leur réseau
neuronal pour estimer les propriétés des signaux d'ondes gravitationnelles,
tels que les masses de trous noirs rayonnants, ainsi que pour analyser des
données LIGO réelles, par opposition à des simulations. Ces données,
soulignent-ils, peuvent contenir ce que l'on appelle des parasites - un bruit
qui peut imiter un signal - ainsi qu'un bruit purement gaussien.
Rory Smith de
l'Université Monash en Australie est légèrement plus prudent quant au potentiel
d'apprentissage en profondeur. Il dit qu'il «pourrait un jour être prometteur»,
suggérant que cela pourrait s'avérer particulièrement utile pour distinguer les
signaux astrophysiques des pépins, mais préfère développer des approches
«basées sur des principes» plus basées sur la physique. "Il y a encore
beaucoup de place pour mieux comprendre les signaux et les données que nous
avons sans avoir à recourir aux
techniques de la boîte noire", argumente-t-il. Messenger et ses collègues
décrivent leur travail dans Physical Review Letters
. Edwin Cartlidge est un écrivain scientifique basé à Rome
MON COMMENTAIRE /Il apparait que ce travail a déjà été mené aux USA …Je veux bien
croire qu’il soit utile de le
doubler mais actuellement c’est la mode de promouvoir l’usage de l’intelligence
artificielle a toutes les sauces !!
J’aimerais plutôt qu’ on m’assure que
cette méthode permet de s’attaquer à des trains d’ondes gravitationnelles
d’évènements encore plus petits ou plus
anciens ou plus lointains …..Regardez
sur le signal brut à quel point le passage de l’onde est camouflé !!!
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Les polaritons de phonons de surface accélèrent le transfert
de chaleur
01 mai 2018 Hamish Johnsto
Keunhan Park et ses collègues de l'Université de l'Utah et
de l'Université de Pittsburgh aux Etats-Unis ont découvert de nouvelles idées
sur le renforcement du transfert de chaleur entre les objets lors de très
courtes séparations. L'équipe a fait des mesures extrêmement précises de la
façon dont la chaleur se déplace entre deux plaques de quartz séparées par une
distance de 200 nm. Ils ont constaté que le transfert d'énergie est augmenté
d'environ 45 fois à des séparations minuscules, ce qu'ils attribuent au
couplage des polaritons de photons de surface à travers l'espace entre les
plaques.
Normalement, le transfert de chaleur entre deux objets à des
températures différentes peut être approximé en supposant que les objets sont
des "corps noirs". Ce sont des entités idéales qui absorbent tous les
radiations qui tombent sur eux et émettent un rayonnement thermique selon la
loi de Planck. Les physiciens savent depuis quelque temps que cela se décompose
lorsque les objets se trouvent à quelques centaines de nanomètres l'un de
l'autre, où ils s'échangent la chaleur beaucoup plus rapidement que ne le
laissait supposer l'approximation du corps noir. En effet, cette amélioration
«en champ proche» a déjà été utilisée dans certaines technologies incluant
l'extraction de chaleur et les systèmes thermo photovoltaïques.
Cependant, une utilisation plus répandue de la mise en
valeur a été entravée par une mauvaise compréhension de l'effet - qui est le
résultat de difficultés expérimentales significatives dans la mesure du
transfert de chaleur entre des objets séparés de seulement quelques centaines
de nanomètres. Ces défis comprennent le contrôle du flux de chaleur indésirable
et un contrôle précis de l'orientation et de la séparation des deux objets
Park et ses collègues
ont mesuré le transfert de chaleur radiatif entre deux plaques macroscopiques
de quartz mesurant chacune 5 × 5 mm et séparées par une distance qui pourrait varier
entre 200 et 1200 nm. Une caractéristique clé de leur appareil expérimental est
qu'ils peuvent maintenir les plaques parallèles à l'intérieur d'une fraction de
milli degré. En effet, en faisant varier l'angle entre les plaques, ils ont pu
montrer que le transfert de chaleur est extrêmement sensible à la façon dont
les plaques sont parallèles - chute de 5% lorsque les plaques sont désalignées
de seulement 3 millièmes de degré
En plus de confirmer que le transfert de chaleur par
rayonnement est amélioré sur de courtes distances, les expériences suggèrent
que les polaritons de phonons de surface sont responsables de la poussée. Les
phonons sont des excitations acoustiques ressemblant à des particules qui se
produisent dans les solides. Le quartz est un cristal polaire et cela signifie
que ses phonons peuvent générer des champs électriques oscillants. Ces champs
peuvent se coupler avec des photons à la surface du quartz pour créer des
polaritons de phonons de surface, qui sont des excitations de type photon. Les
mesures révèlent que le transfert de chaleur est proportionnel à un sur le
carré de la séparation entre les plaques, ce qui concorde avec les calculs
théoriques de la façon dont l'énergie est transférée à travers l'espace par les
polaritons de plasmons de surface.
En écrivant ceci dans
Physical Review Letters, l'équipe dit que leur technique pourrait être utilisée
pour mesurer les propriétés de rayonnement thermique en champ proche d'une
gamme de matériaux et de structures différents.
Hamish Johnston est l'éditeur de physique générale de
Physics World
MON COMMENTAIRE / je m’étonne de l’absence de toute convection thermique ou de l’effet thermique des particules adsorbées ou se désorbant sur le quartz
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Cellules souches de bioprints laser
27 avr. 2018 Belle Dumé
En Allemagne, des chercheurs ont réussi à imprimer pour la
première fois un type spécial de cellules souches - les cellules souches
pluripotentes dites humaines (hiPSC). Ces hiPSC sont appréciées pour leur
capacité à se différencier en n'importe quel type de cellule humaine, une
propriété appelée pluripotence, de plus
elles peuvent être générées à partir des propres cellules du patient pour
éviter le risque d'une réponse immunitaire lorsqu'elles sont implantées dans le
corps.
En conséquence, de nombreux scientifiques croient que les
hiPSC imprimés offrent la meilleure option pour la fabrication d'organes de
remplacement ou d'organes sur puce pour des tests personnalisés de médicaments.
Le problème est que ces cellules sont notoirement fragiles et difficiles à
manipuler, surtout lorsqu'elles sont dissociées en cellules uniques.
"La dissociation est nécessaire pour imprimer ces
cellules en haute résolution, mais elle induit une mort cellulaire programmée
(bien que cela puisse être retardé par l'ajout de suppléments au milieu de culture)", explique Lothar Koch
de Laser Zentrum Hannover, auteur de l'étude publiée dans Biofabrication .
"Ils sont donc difficiles à imprimer avec des techniques éprouvées telles
que l'extrusion, l'impression par jet d'encre, les techniques d'éjection de
gouttelettes acoustiques, l'écriture directe guidée par laser et la bio
printing au laser."
De plus, poursuit Koch, la pluripotence des cellules et la
différenciation dirigée sont affectées par des facteurs environnementaux, tels
que la composition du milieu de culture dans lequel ils sont cultivés et les
bio encres utilisées pour les imprimer.
Ils sont également sensibles aux forces mécaniques, telles que les contraintes
de cisaillement qui peuvent survenir lors des processus de bio printing
La nouvelle technique d'impression laser développée par Koch
et ses collègues exploite des impulsions laser pour expulser de minuscules
gouttelettes d'une bio encre contenant des hiPSC suspendues à partir d'une fine
couche de bio encre déposée sur une lame de verre. "La principale
différence avec les approches précédentes, telles que l'extrusion ou
l'impression à jet d'encre, est l'absence d'une buse", explique Koch.
"Bien que cela rende la préparation et l'application du bio encrage plus complexe, cela signifie que nous évitons
les forces de cisaillement élevées qui se produisent habituellement dans les
petites buses."
La technique combine l'impression de petites gouttelettes,
jusqu'à quelques volumes de pico litre, avec l'impression de bio encrage à haute viscosité et des densités de cellules
élevées allant jusqu'à 108 cellules par millilitre. "Chacun de ces points
peut être atteint avec d'autres techniques d'impression, mais pas en
combinaison", ajoute Koch.
L'installation de bio encrage au laser comprend le laser et
deux lames de verre. «Nous enduisons la lame supérieure d'une fine couche de
matériaux absorbant le laser», explique Koch. "Il pourrait s'agir d'un
métal biocompatible tel que l'or ou le titane, ou d'un polymère tel que le
triazène ou le polyamide, ou même d'un hydrogel comme la gélatine. Ensuite,
nous déposons le biomatériau à imprimer - généralement un sol contenant des
cellules - en tant que deuxième couche au-dessus de la couche d'absorptio
La lame de verre revêtue est montée à l'envers au-dessus
d'une seconde lame, et des impulsions laser de 10 ns sont ensuite concentrées à
travers la lame supérieure dans la couche d'absorption. «Cela provoque
l'expansion d'une bulle de vapeur et propulse un petit volume de biomatériau
vers la lame de verre inférieure», explique Koch. "En déplaçant le laser
et les lames de verre, nous pouvons imprimer n'importe quel motif 2D et
également générer des motifs 3D couche par couche. Il est également possible de
placer des substrats ou des échafaudages sur la lame de verre inférieure et
d'imprimer le biomatériau directement sur le substrat ou l'échafaudage
Koch a déclaré à Physics World que tous les types de cellules
testés dans ces expériences ont survécu à cette procédure d'impression, avec un
taux de survie de près de 100%. La technique retient également la pluripotente
des cellules et leur permet d'être imprimées dans des modèles hautement
contrôlés pour générer des substituts tissulaires fonctionnels.
Les chercheurs ont testé une variété d'hydrogels comme bio
encres et s de substrats de culture pour
l'impression, et ont trouvé que le fibrinogène, le plasma sanguin, le Matrigel
et l'acide hyaluronique étaient particulièrement appropriés. "L'acide
hyaluronique est naturellement présent dans le corps humain; il est généré au
début de l'embryogenèse et se trouve abondamment dans les environnements de
niche de cellules souches », explique Koch. "Il améliore la prolifération
des cellules souches et soutient la pluripotence aussi. Il est également bon
pour le processus d'impression laser et nous permet d'affiner la viscosité du
bioin
Alors que Koch pense que les hiPSC sont les types de
cellules les plus prometteurs pour l'impression de tissus ou d'organes, il
souligne la nécessité d'étudier le processus plus en détail. "Une question
importante que nous devons nous poser est la suivante: quel stade de
différenciation est optimal pour l'impression? Pour y répondre, nous devons
étudier l'imprimabilité des hiPSC à tous les stades possibles de
différenciation. "
L'équipe dit qu'elle va maintenant développer un bio encrage
plus avancé pour imprimer des structures 3D plus complexes. "Une autre
application intéressante pour l'impression hiPSCs est de les utiliser pour
générer des constructions cellulaires qui imitent les corps embryonnaires pour modéliser le développement humain ou
étudier les maladies », explique Koch. "Nous chercherons à imprimer de
tels modèles d'organoïdes embryonnaires avec notre technique." Lisez notre
collection spéciale "Frontiers in biofabrication" pour en savoir plus
sur les dernières avancées en ingénierie tissulaire. Cet article fait partie
d'une série de rapports soulignant la recherche à fort impact publiée dans la
revue Biopabrication de l'IOP Publishing
. Belle Dumé est rédactrice en chef de Physics World
MON COMMENTAIRE / Je suis très
étonné de voir imprimer ces tissus quasi
humains de cellules pluripotentes
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Univers primitif simulé par un nuage d'atomes ultrafroids
27 avril 2018
L'univers primitif a été imité en laboratoire en utilisant
un condensat de Bose-Einstein (BEC) en forme d'anneau d'atomes ultrafroids.
Gretchen Campbell, Stephen Eckel et ses collègues du Joint Quantum Institute de
l'Université du Maryland ont augmenté la taille de leur nuage atomique
ultrafroid à une vitesse supersonique et ont observé plusieurs effets associés
à l'époque inflationniste de l'univers primitif. On pense que cette époque
s'est produite moins de 10^-32 secondes après le Big Bang, lorsque l'univers
s'est développé à un rythme exponentiel.
Les condensats de Bose-Einstein (BEC) sont formés lorsque
des atomes identiques avec un spin entier sont refroidis jusqu'à ce que tous
les atomes soient dans le même état quantique à basse énergie. Cela signifie
qu'un BEC comprenant des dizaines de milliers d'atomes se comporte comme une
seule entité quantique. Un BEC peut être considéré comme un état de vide pour les
phonons, qui sont des quanta d'énergie mécanique vibratoire. L'équipe a utilisé
ce vide de phonon comme une analogie pour le vide du champ quantique dans
l'univers primitif.
Dans une expérience, les chercheurs ont introduit une onde
sonore sur leur nuage pour voir comment il a évolué pendant l'expansion. La
longueur d'onde des phonons augmente (ou le redshifts) lorsque l'expansion se produit,
fournissant ainsi une analogie avec la façon dont les photons glissent vers le
rouge dans un univers en expansion. Ils
ont également vu que l'amplitude de l'onde diminue pendant l'expansion.
L'équipe a fait une tentative de connexion entre cet effet et un étrange
phénomène d'amortissement cosmologique appelé " la friction Hubble".
Dans un autre test, l'équipe a élargi le BEC sans ondes
sonores, et l'a vu se stabiliser après avoir atteint son rayon maximum, un état
analogue à la fin de l'époque inflationniste de l'univers. Ici, l'énergie qui
alimentait l'inflation se traduisait rapidement en solitons et tourbillons de
BEC instables, produisant des phonons.
"Nous voyons la création d'excitations d'une manière
qui rappelle le préchauffage et le réchauffement dans l'univers primitif",
expliquent Campbell et Eckel. "Après l'inflation, toute l'énergie de
l'univers était vraisemblablement contenue dans un champ quantique qui
provoquait l'inflation appelée" inflaton ". Ce champ s'est
désintégré, déposant son énergie dans des particules de masse inférieure
provoquant le réchauffement de l'univers (d'où le terme de réchauffement).
"
L'équipe travaille maintenant à l'amélioration de leur
modèle BEC à anneau en expansion afin de mieux observer l'amortissement qu'ils
associent au frottement de Hubble. En regardant vers l'avenir, les physiciens
espèrent générer des paires d'ondes sonores corrélées qui imitent le
rayonnement de Hawking des trous noirs. Ils espèrent également simuler des
horizons cosmologiques en créant des régions déconnectées par hasard dans un
condensat
Silke Weinfurtner, de l'Université de Nottingham, pense que
les expériences sont "magnifiquement exécutées" et "un pas en
avant important dans la réalisation d'expériences sur la pesanteur
analogique en labo ", même s'il
n'est pas convaincu par le réchauffement et le préchauffage. «Dans l'ensemble,
les expériences de cosmologie gravimétrique analogique nous permettent de
tester certaines des expériences fascinantes dans un laboratoire contrôlé»,
ajoute-
Cependant, comme pour les autres expériences de cosmologie
analogique, le principal test sera de découvrir de nouvelles physiques ou de confirmer de nouvelles théories
cosmologiques: "Nous avons déjà beaucoup appris de la cosmologie, mais
nous ne savons pas encore si nous guiderons la cosmologie". Campbell et
Eckel. "Notre espoir est que notre système pourrait fournir un banc
d'essai où nous pourrions réellement étudier de nouveaux modèles et voir ce qui
se passe."
La recherche est décrite dans Physical Review X.
Benjamin Skuse est un écrivain scientifique basé à Bristol,
MON COMMENTAIRE / Cet article
confirme tout l’intérêt qu’ il y a à utiliser les propriétés des BECS pour continuer à défricher leur
implication cosmologique
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MICROSCOPE
MICROSCOPE concentre des limites plus strictes sur une
cinquième force
17 avril 2018
MICROSCOPE
De nouveaux aperçus
SUR l'existence d'une cinquième force fondamentale hypothétique ont été
recueillis par des physiciens utilisant les données de la mission spatiale
MICROSCOPE lancée en 2016 par le Centre national d'études spatiales (CNES). Le
travail a été réalisé par Joel Bergé à l'Université de Paris Saclay et ses
collègues.
Les théories du tenseur scalaire forment une vaste classe de
théories sur la nature de la gravité et ont des conséquences fascinantes. À la
limite newtonienne - c’est à dire pour
les petites masses et champs gravitationnels faibles - les théories
scalaires-tenseurs impliquent une cinquième force fondamentale. Cette force
peut être décrite en utilisant une modification des lois gravitationnelles de
Newton impliquant un potentiel de Yukawa. Le potentiel révèle comment la portée
de la cinquième force dépend de la masse du champ scalaire - et la gamme peut
varier du micron jusqu'aux échelles cosmologiques.
Une telle cinquième force devrait conduire à la violation du
principe d'équivalence faible (WEP), qui stipule que tous les corps de test tombent avec la même accélération
indépendamment de leur structure interne ou de leur composition. En revanche,
le potentiel de Yukawa fait varier la cinquième force en fonction de la
composition des masses concernées - ce qui devrait conduire à des accélérations
différentes pour différents types d'ob
Dans leur étude, l'équipe a cherché à mesurer les effets de
cette dépendance sur la composition pour mettre des contraintes sur les forces
des interactions de type Yukawa. Ils examinent également comment le potentiel
de Yukawa implique des variations dans les constantes physiques fondamentales
qui pourraient régir la violation du WEP, leur permettant d'établir des
contraintes sur ces variations.
L'expérience MICROSCOPE du CNES a été lancée en 2016 et a
livré ses premières données. Le satellite teste la différence possible dans les
taux de chute libre de deux masses d'essai fabriquées à partir de matériaux
différents lorsqu'elles sont en orbite autour de la Terre - détectant ainsi la
violation de WEP potentielle. L'équipement mesure la différence d'accélération entre
les masses dans le même champ gravitationnel, à une précision d'une partie en
10^14. Aucune différence n'a été trouvée, et donc il n'y a pas de preuve d'une
cinquième force à ce niveau de précision.
Les chercheurs ont également exploré ce que cette contrainte
dit sur les causes physiques potentielles d'une cinquième force hypothétique.
Ils ont fait valoir que les champs scalaires massifs sont couplés soit aux
nombres de baryons, soit à la différence entre les nombres de baryons et de
leptons des particules constitutives de la matière. L'idée a permis à l'équipe
d'améliorer les contraintes existantes sur la cinquième force pour des
distances supérieures à 10^5 mètres en ordre
de grandeur.
Après la fin de l'expérience MICROSCOPE plus tard dans cette année, l'équipe de Bergé aura accès
à 10 fois plus de données que celles utilisées pour faire ses calculs.
L'information permettra aux chercheurs d'optimiser leurs contraintes sur la
violation de WEP et la cinquième force ou encore plus loin.
L'étude est décrite dans Physical Review Letters.
Sam Jarman est un écrivain scientifique basé au Royaume-
MON COMMENTAIRE/'interaction de Yukawa peut être utilisée pour décrire la
force nucléaire entre les nucléons (qui sont des fermions), médiée par des
pions (qui sont des mésons pseudoscalaires) Pour l instant ; la 5 ème
force ne se fait pas trop voir avec
MICROSCOPE !1 kg de plumes =1 kg de plomb !
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GRAVITY BLOG
GW170817 kilonova: que s'est-il passé ensuite
15 avril 2018 Hamish Johnston
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Le point culminant de la physique de 2017 - et notre percée
de l'année - a été la toute première observation d'astronomie multi messenger
impliquant la détection d'ondes gravitationnelles. Ce fut la fusion
spectaculaire de deux étoiles à neutrons dans une explosion de kilonova
baptisée GW170817, qui a été étudiée à travers le spectre électromagnétique des
rayons gamma jusq’aux ondes radio.
Les premiers signaux de la kilonova ont été vus en août
2017, mais les astronomes en apprennent toujours plus sur la fusion et ce
qu'elle a créé - probablement un trou noir qui produit un jet astrophysique.
Les astronomes sont particulièrement intéressés à en
apprendre davantage sur ce jet. Aujourd'hui, lors de la réunion d'avril de
l'American Physical Society à Columbus, en Ohio, Eric Burns de la NASA a fait
le point sur ce que le signal gamma nous dit à propos de la kilonova.
GW170817 a émis un éclair de rayons gamma qui, selon Burns,
ressemble à une «courte explosion de rayons gamma». Cependant, il était environ
10-100 fois plus faible que la plupart des autres courtes rafales observées. Ce
pourrait être parce que nous regardons le bord du jet ou que le jet n'est pas
uniforme - le jury est toujours en discussi
Les ondes gravitationnelles de la fusion ont d'abord été
détectées par LIGO-Virgo, puis environ 1,7 s plus tard, les premiers rayons
gamma ont été vus par le satellite Fermi. Pourquoi le retard entre les deux
signaux? Il est possible qu'une partie de ce retard soit associée à une étoile
à neutrons hypermassive qui existait brièvement avant de s'effondrer dans un
trou noir. Une telle étoile à neutrons émettrait des ondes gravitationnelles, mais
elles ne peuvent être détectées par LIGO-Virgo. Un autre facteur contribuant au
retard est le temps nécessaire à la formation du jet avant qu'il ne commence à
émettre des rayons gamma.
La nature précise du jet a fait l'objet d'une conférence de Gregg
Hallinan, de Caltech, qui a passé en revue les observations radio de GW170817.
Les ondes radio sont produites lorsque le jet se dilate et se refroidit.
Premièrement, il y a une augmentation de la quantité d'ondes radio produites,
suivie d'une baisse attendue après environ 100 jours. Hallinan a expliqué que
la nature précise de la façon dont cette baisse se produit fournit des indices importants
sur la nature du jet
En utilisant les observations faites jusqu'ici, Hallinan et
ses collègues estiment que la sortie radio est cohérente avec un grand-angle,
un écoulement légèrement relativiste que nous observons le long de l'axe de
rotation du trou noir.
La dernière discussion de la session a été faite par Tony
Piro de l'Observatoire Carnegie, qui faisait partie de l'équipe qui utilisait
des télescopes optiques pour localiser GW170817. Il a montré des mesures du
spectre visible de la kilonova, qui peut être ajusté à une courbe de corps noir
pour donner la température de l'écoulement. La première mesure a révélé une
température de 11 000 K, mais celle-ci a rapidement chuté à 9500 K en une heure
seulement. Connaître le taux de refroidissement a permis à l'équipe de calculer
la vitesse de la sortie, qui compte pour environ 30% de la vitesse de la
lumière.
LIGO-Virgo est actuellement en cours de modernisation et les
détecteurs reviendront en ligne plus tard cette année pour leur troisième
passage d'observation. Burns estime qu'environ une fusion d'étoiles à neutrons
par an peut être observée à la fois avec les ondes gravitationnelles et les
rayons gamma, ce qui permet de mieux comprendre ce phénomène fascinant.
Hamish Johnston est l'éditeur de physique générale de
Physics World
MON COMMENTAIRE / le
développement des études sur les ondes gravitationnelles deviendra passionnant s il permet de s’attaquer à des secousses du
tissu de l’espace-temps plus faibles que celle de fusions de gros trous noirs
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GRAVITY BLOG
Métal lourd pour détecter les ondes gravitationnelles
16 avril 2018 Hamish Johnston
Emettons des suppositions sur ce que je tiens dans ma main?
C'est métallique et très lourd.
Si vous avez deviné une réplique en tungstène d'une masse
d'essai LISA, vous avez raison.
Les masses d'essai réelles sont faites d'or et de platine,
selon John Baker de la NASA qui a apporté la réplique à la réunion d'avril de
l'American Physical Society ici à Columbus, Ohio.
Ce matin, Baker a donné une mise à jour sur le statut de la
mission spatiale LISA, qui consiste à placer trois de ces masses dans trois
vaisseaux spatiaux en orbite autour du Soleil - espérons-le d'ici 2034.
Les positions relatives des masses seront surveillées en
échangeant de la lumière laser entre les vaisseaux spatiaux. Il est prévu
d'utiliser la configuration pour détecter les ondes gravitationnelles provenant
d'objets beaucoup plus grands que ce qui est actuellement possible en utilisant
les détecteurs LIGO-Virgo au sol.
Contrairement à beaucoup de grands projets scientifiques,
LISA est en avance sur le calendrier - du moins pour prouver qu'il est
réellement possible de le faire fonctionner. En 2016, les scientifiques
travaillant sur la mission spatiale LISA Pathfinder ont pu isoler une masse
d'essai de 2 kg du bruit d'accélération à un «point lagrangien» spécial entre
la Terre et le Soleil. Ce fut un exercice de preuve de principe qui a non
seulement réussi à atteindre son objectif préliminaire, mais qui a également
répondu aux exigences réelles de la mission LISA beaucoup plus tôt que prévu.
Puis, environ un an plus tard, les scientifiques ont montré que la masse peut
également être isolée des interférences liées à l'accumulation d'électricité statique.
Baker dit que le prochain test de preuve de principe
implique de montrer qu'il sera possible d'utiliser des lasers pour mesurer les
positions relatives de l'engin spatial. Cela se fera très prochainement avec
l'engin spatial GRACE-FO, qui sera lancé le mois prochain. Les deux engins
spatiaux seront espacés de 220 km lorsqu'ils seront en orbite autour de la
Terre et la séparation entre eux sera surveillée attentivement pour révéler les
fluctuations liées aux changements du champ gravitationnel local de la Terre.
Cette information peut ensuite être utilisée pour surveiller l'épaisseur des
calottes glaciaires ou même calculer la quantité d'eau dans les lacs, les
rivières ou même sous terre.
FO signifie "follow on" de la mission originale de
GRACE, qui a fonctionné pendant 15 ans avant de se terminer l'année dernière.
Ce qui est nouveau à propos de GRACE-FO est qu'il inclura un système de
télémétrie laser similaire à celui qui sera utilisé dans LISA. Espérons que ces
tests seront couronnés de succès et que LISA ira de l'avant comme prévu. En
effet, la raison principale pour laquelle le lancement est prévu pour 2034,
plutôt que plus tôt, est que l'ESA et ses agences partenaires (y compris la
NASA) n'ont tout simplement pas le budget pour le lancer plus tôt. Peut-être qu'il y a un
autre pays avec des poches profondes et
pleinesqui pourraient aider.
Hamish Johnston est l'éditeur de physique générale de
Physics World
MON COMMENTAIRE / PAS DE BUDGET ???? Alors bon courage !
8888888888888888888888888888888888888888888888888888a suivre
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