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Le Monde selon la physique ( Physics world ) / FEVRIER 2015 -2ème partie

Publié le 03 mars 2015 par 000111aaa

L’un des articles dont je vous présente les résumés  va nous donner l’occasion  de revenir sur une discussion   entre  les limites  de  la physique   et celles des mathématiques et leurs  transpositions dans le  REEL…. ….Il s agira alors de décider si les horizons humains  ne sont pas bien plus « troubles »  que le » bon peuple » le pense …..  Et  peut-être mêmes indéfinissables…. et si la passionnante question de BLAISE PASCAL  sur les infinis  peut  trouver sa solution !

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Le Monde selon la physique ( Physics world ) / FEVRIER 2015 -2ème partie

Geophysicists blast their way to the bottom of tectonic plates

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Seismic-imaging method takes best "picture" yet of slippery zone beneath plates

Resumé :

Une  couche mince à faible viscosité  située à la base d'une plaque tectonique  vient d etre  imagée et révélée à une profondeur de 100 km sous l'île du Nord, en  Nouvelle-Zélande, par une équipe internationale de chercheur(. Tim Stern,  geophysicien  Victoria University of Wellington.)Par l’ utilisation souterraine d’explosions de dynamite, on  développe une imagerie haute résolution  de type sismique - qui a révélé des informations inconnues jusqu'alors sur ce qui se passait  en dessous des plaques tectoniques . Et ceci  peut aider à expliquer comment les plaques tectoniques sont en mesure de glisser et de se déplacer

 Le mouvement des plaques tectoniques à travers la surface de la Terre a longtemps été étudié, certaines caractéristiques sous-jacentes du processus ne sont pas encore comprises, laissant de nombreuses questions sans réponse. Développer une meilleure compréhension de la limite lithosphère-asthénosphère est essentiel. Les approches précédentes à l'étude de ces profondeurs ont été basées sur l'enregistrement des ondes sismiques, provenant de séismes lointains, qui ont été réfléchis  jusqu'à la surface. Quand  les ondes se propagent elles se  divisent en deux ondes longitudinales et transversales, qui se déplacent à des vitesses différentes. Les temps d'arrivée relative révèlent la profondeur des limites réfléchissantes, tandis que la forme des ondes converties offre des informations sur la netteté  de  chaque limite

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Mon commentaire

Vous trouverez dans l’article les détails sur l’onde envoyée et la grille du tamis géographique utilisée

Pour M. Asghar( voir les commentaires ) il s agit d un « Remarkable work » ….Et il  y rajoute la découverte   très interessante suivante  : « Just very recently, the study of Earth tremors have led to another far reaching discovery: its solid core Iron consists of two parts: one where the iron crystals are aligned East to West and the other with the South to North alignment and the thickness of the solid core is increasing about 0.1 mm per year at the cost of the above convective layer that produces the Earth's magnetic field; this means in the distant future the Earth will lose its convective layer and, hence, its protective magnetic field.”

 On a donc  prouvé la présence d’une fine couche  « molle »  de «  pseudo  graisse de glissement » entre lithosphère et asthénosphère

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Le Monde selon la physique ( Physics world ) / FEVRIER 2015 -2ème partie

Quantum random walk puts a limit on superposition

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Caesium atom violates "macrorealistic" assumptions

Existe-t-il   une limite à la taille qu’une superposition quantique peut atteindre  …Ou exprimé autrement  des objets macroscopiques, tels que les humains ou  les  chats, existent  ils également dans une superposition d'états quantiques?

 Notre expérience quotidienne semble suggérer que les gros objets n’obéissent pas aux règles de la mécanique quantique et on  les qualifie alors de comportement  classique. Cela donne à penser qu'il pourrait y  exister une limite fondamentale entre les mondes quantique et classique.

Pour essayer de  fixer  exactement où se situe la frontière, des chercheurs en Allemagne  (Andrea Alberti à l'Université de Bonn, en Allemagne avec Carsten Robens également à Bonn et ses collègues au Royaume-Uni,)ont suivi le mouvement d'un atome dans un réseau optique. Ils ont constaté que l'atome se déplaçait  de manière non classique, se comportant  alors comme une superposition quantique qui occupe plus d'un emplacement à un moment donné.

 D’autres manips effectuées sur des molécules assez larges ont par ailleurs  montré q qu’elles  interfèreraient  avec elles memes …….

 Or ill se trouve qu’en 1985 Anthony Leggett et Anupam Garg ont adopté une approche résolument différente  en développant une théorie connue sous le nom "macro réalisme". Au lieu de montrer que la théorie quantique soutient, ils  ont cherché  à démontrer que quelque chose en dehors d'une description quantique  pourrait etre en désaccord avec les observations expérimentales. En  opposition explicite avec la théorie quantique, les deux  théoriciens  ont postulé que, dans la vision du monde  macroscopique, des objets de grosse taille  doivent être dans un état macroscopique déterminé à un moment donné, ne permettant alors  aucune superposition ou aucun  flou dans le système.

Les  superpositions macroscopiques n’y  sont pas autorisées et il est possible de faire une mesure du système sans influencer le système en aucune façon, ce qui signifie que vous pouvez toujours mesurer, situer  l'emplacement d'un objet de grande taille sans le déranger.( contrairement au monde quantique   où la mesure «  casse tout » !)

Si ce  macrorealisme dit le   vrai,  des mesures répétées, à des moments différents, d'un seul système macroscopique ne serait que statistiquement corrélé jusqu'à un certain degré, donnant ce qu'ils appelent  l’inégalité Leggett-Garg (LG)  . L'objectif était alors de violer l'inégalité avec les données expérimentales. Ceci  se présente comme le pendant des célèbres  inégalités de Bell, qui énoncent qu'un autre effet quantique de base, connu comme « intrication », est en effet possible. La différence est que, pour les inégalités de Bell, les mesures sont effectuées à différents points dans l'espace, tandis que pour l'inégalité LG, les expériences ont lieu à des moments différents. Au fil des ans, un certain nombre d'expériences ont eu lieu  sur les photons.

A quel résultat nos auteurs ( ALBERTI et collègues) sont ils arrivés ?

Selon   le macrorealisme, l'objet  doit se déplacer toujours sur une trajectoire spécifique, indépendante de notre observation », dit-il , en expliquant« Le défi était de développer un système de mesure des positions des atomes qui permette  de falsifier les  théories macro-réalistes. L'équipe a observé la marche quantique aléatoire d'un atome de césium dans un réseau optique et utilisé un certain type de mesure "non invasive" qui montre  la violation la plus rigoureuse de l'inégalité LG.

De manière presque parfaitement contraire à son cousin, classique l’ auteur montre que la  particule dans une marche aléatoire quantique se déplace simultanément dans les deux directions -  il y a une «superposition cohérente»  vers la  droite et vers la  gauche.  Dans ce nouveau travail, l'atome se déplace le long d'un des deux ondes stationnaires optiques qui ont  des polarisations  du champ électrique opposées.

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Mon commentaire :

 Tout d’abord , concernant   l’appréciation de ce travail , BRAVO   pour les détails de manips ! Par ailleurs  je suivrai celle  de M. Asghar  que je vous traduis : «  l'inégalité Leggett-Garg(LG) et la marche aléatoire pour le macrorealisme  est  un concept intéressant. Cependant, la transition du domaine  classique- quantique  pour le LG-, n’ est pas nette, mais  passe par un processus graduel;  lequel se «  déclenche «  lorsque la longueur d'onde de Broglie de la  particule concernée atteint sa taille physique et fait  que  la fonction d'onde correspondante  décrivant sa dynamique via l'équation de Schrödinger, perd alors  sa validité »

 Mais le problème le plus passionnant se situe pour moi ailleurs : il concerne la détermination de l’entrée dans l’échelle du sub quantique …..Deux théories exposées ici à des époques différentes  , celle de J-.J  JEROME   ET DE  D.MAREAU   montrent que la physique  ACADEMIQUE  «  perd pied »  pour décrire  ce qui  pourrait  etre  le REEL  dans l’infiniment infiniment  etc   petit ….Les journalistes en mal de sensationnel  se sont dépêchés  de décrire ( !) les  mystères qui se  cacheraient derrière le célèbre «  Mur de  PLANCK » ! LEE SMOLIN aux   Usa  ET CARLO ROVELLI  en  France  ( et d’autres)  se sont attaqués aux  granulosités de l’espace  et du  temps  MAIS EN RESTANT DANS LES DIMENSIONS QUANTIQUES  ,en deçà de ce Mur  ….. Les mathématiques, fruit de l’invention symbolique humaine  , ne nous interdisent pas d’accéder à divers ordres de grandeur de l’infiniment petit …..Et pour reprendre les traces du célèbre morceau de  BLAISE PASCAL   sur les deux infinis  ,  lorsque vous  projetez votre imaginaire asymptotiquement vers le zéro , vous pouvez le faire avec l’équation y= 1/X …..Et choisir les valeurs de x  aussi grandes que vous voudrez  , ou  descendre encore bien plus vite avec l’équation y= 1/XX     etc    ……. (« No limit towards nothing …..except nothing !!! »).

En revanche  la physique  cherche elle  à définir la granulosité  ultime de l’espace et voir comment elle se concilie avec celle du temps   et c’est un problème difficile  car il met en balance  le concept de  l existence puis de la permanence de l’espace «  occupé » et son énergie intrinsèque   avec celui  de l’instantanéité ….. JE VOUS EN REPARLERAI DANS LE «  Pouvoir de l’ Imaginaire »

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 L’article suivant semble  constituer une provocation  ,  Monsieur tout le monde  n ignorant pas que les lasers transportent une énergie avec leur  rayonnement ….Alors comment les utiliser pour refroidir ???????

Physicists reveal new way of cooling large objects with light

2 comments

Demonstration could lead to "stable optical springs" for gravitational-wave detectors

Schematic of the Michelson-Sagnac interferometer using to perform dispersive and dissipative cooling

Cold light: Dispersive and dissipative coupling join forces

Une nouvelle technique de refroidissement d'un objet macroscopique avec  l’emploi  d’une lumière laser   vient d’être  démontrée par une équipe de physiciens en Allemagne et en Russie  ( par Roman Schnabel et ses collègues de l'Institut Max Planck de physique gravitationnelle à Hanovre, l'Université d'Etat de Moscou et l'Université Leibniz de Hanovre )

.  Tirer  d’ une cavité optique une utilisation habile du bruit,alors que cela chauffe  plutôt normalement un objet, voilà  la technique  qui pourrait conduire à l'élaboration de «sources optiques stables» qui stimulerait  la sensibilité des détecteurs d'ondes gravitationnelles.   La voie  pourrait également être utilisée  pour créer de grands oscillateurs en  mécanique quantique pour étudier les propriétés quantiques des objets macroscopiques ou même  créer des composants d'ordinateurs quantiques.

Par le passé des physiciens ont déjà réalisé des moyens de refroidissement sur  de minuscules miroirs en les plaçant dans une cavité optique contenant la lumière laser. Lorsque le miroir est chaud, il vibre -  c est a dire  entraine la création d'une série de "bandes latérales" qui résonnent avec la lumière à certaines fréquences. La première bande latérale inférieure a une fréquence égale à la différence entre la fréquence de résonance de la cavité et la fréquence de vibration du miroir. Ainsi, quand un photon à cette fréquence entre dans la cavité, il peut être absorbé et réémis avec un quantum d'énergie vibratoire supplémentaire. À la suite de ce processus qu on pourrait qualifier  de «couplage dispersif", le miroir se refroidit parce que l'énergie   diminue  .

  Ce couplage dispersif fonctionne mieux lorsque la bande passante de la cavité est beaucoup plus petite que la fréquence de vibration du miroir. Ceci est possible pour des relativement petits miroirs avec des fréquences de vibration dans la zone des centaines de mégahertz. Toutefois, pour des miroirs plus massifs avec des fréquences de vibration dans les centaines de kilohertz, des  cavités optiques avec des bandes passantes suffisamment étroites ne  sont tout simplement pas disponibles.

Dans son  dernier travail , Roman Schnabel et ses collègues de l'Institut Max Planck de physique gravitationnelle à Hanovre, et collègues  de  l'Université d'Etat de Moscou et l'Université Leibniz de Hanovre ont maintenant démontré que dissipation et couplage de dispersion pouvaient travailler ensemble pour refroidir de  relativement grands miroirs. Basé sur une idée d'abord proposée par les chercheurs en 2013, la technique utilise une cavité créée par un interféromètre de Michelson-Sagnac (voir figure).

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Mon commentaire  

 Refroidir  a toujours été un problème captivant pour un physicien !  ( voir mes articles en archive  ici sur Kammerlingh Onnnes  et   la course vers le Zéro degré absolu !) ;Je vous passe le commentaire extasié de ASIWELL ,Kalamazoo, United States « Wow!I did read the article and I think this is an amazing piece of work! Physics at its very best. The 21st century is "heating up" .. as things can cool down like this!”

 

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 A suivre


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