Cette semaine la moisson est trop riche dans mon PHYSICS WORLD et je vais vous proposer deux sujets intéressants et pas trop abstraits !
« L’espoir s'estompe d’une matière noire dans la brume à micro-ondes !
La vision du satellite Planck sur l'univers micro-ondes
Les derniers résultats du télescope spatial Planck ont confirmé la présence d'une sorte de « brume micro-ondes » au centre de la Voie Lactée. ( note du traducteur : voir ma photo).
Cependant, la brume parait être de volume plus allongé que celle pensée à l’origine , ce qui jette un doute sur ce que les revendications précédentes posaient , suivant lesquelles l’annihilation de la matière noire serait à l'origine des émissions.
Une brume à peu près sphérique de rayonnement plantée au cœur de notre galaxie a été identifiée dès 2004 par le Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP). Depuis lors, certains astrophysiciens ont suggéré que cette brume était produite par l'annihilation de particules.de matière sombre
Cependant, certains chercheurs se sont demandé si la brume existait réellement, ce qui suggère qu'il pourrait s'agir d'un artefact dépendant de la façon dont les données de WMAP ont été analysées. Des doutes ont été soulevés quant à savoir si WMAP était capable de capter ce type de signal aussi faible enfoui au plus profond des émissions de poussière galactique, dans le fond diffus cosmologique (CMB) et les autres bruits des régions agitées de la galaxie.
Elle est bel et bien là !
Le discussion de ce sujet semble avoir été réglée par les derniers résultats de Planck, mission que l'Agence spatiale européenne a lancée en mai 2009. «Grosso modo , nous sommes d'accord avec tous les résultats de WMAP», explique Krzysztof Gorski Laboratory de la NASA Jet Propulsion en Californie, qui est membre de l'équipe de Planck. "Planck est plus sensible, et a une zone fréquence plus grande, et nous emmène dans un domaine que WMAP ne pouvait même pas voir", a-t-il dit à physicsworld.com. L'un des objectifs principaux du télescope est de cartographier avec précision les fluctuations du CMB, il est donc bien adapté à la soustraction de ces rayonnements pour révéler cette brume.
La présence de la brume ayant donc fait l objet d’ une vérification indépendante, l'accent à été remis sur la détermination de son origine. Après sa découverte initiale, certains chercheurs, dont Dan Hooper du Fermilab, près de Chicago, États-Unis, avaient fait valoir que l'annihilation de la matière noire pourrait expliquer cette brume galactique. La matière noire a longtemps été supposée lier les galaxies ensemble, mais détecter cela directement semblait rester inaccessible. Dans le mécanisme de Hooper, les particules de matière sombre s'annihilent pour produire des électrons et des positrons conventionnels. Ces particules, partent en spirale autour du champ magnétique de la Voie lactée pour produire ce rayonnement que nous considérons comme la « brume micro-ondes.
Toutefois, outre la confirmation de son existence, Planck a également été en mesure de révéler les détails de la forme de la brume. "Les nouveaux résultats semblent indiquer que la brume est allongée plutôt que sphérique [comme on le pensait auparavant]», explique Hooper, qui n'était pas impliqué dans la recherche de Planck. "Les simulations suggèrent que l'on s'attendrait à trouver des halos de matière sombre qui seraient symétriques et à peu près sphérique», at-il ajouté. Il pourrait y avoir encore de la place pour une explication, partielle de matière sombre cependant. "Notre opinion , c’ est que ce n est pas un seul modèle actuel qui explique l'origine de la brume", admet Gorski. Donc Hooper ne renonce pas. «Ça sent encore l’odeur de la matière noire pour moi», ironise -il.
Liés à des bulles de Fermi? ( N;du T. / Il s’ agit du satellite SPATIAL : VOIR MA PHOTO )
Les observations de Planck ont également révélé un bord tranché au sud de la brume. Cela implique que le mécanisme de formation est sporadique –car s’il était continu, alors les bords de la brume semblerait diffus. "La netteté implique également que la brume pourrait être liée aux bulles de Fermi», dit Hooper. Les bulles de Fermi sont deux géants, émettant des rayons gamma ;des structures s'étendant 25.000 années-lumière au-dessus et en dessous du centre de la galaxie. Repérées par le télescope spatial Fermi en Novembre 2010, ces bulles ont également des bords nettement définis soulignant une libération rapide d'énergie comme cause, plutôt qu'un processus continu et stable.
Il est donc possible que les deux phénomènes aient une origine commune. "Il peut y avoir croisement de mécanisme entre la brume et les bulles», explique Andrew Pontzen, cosmologiste théorique à l'Université d'Oxford au Royaume-Uni. «La prochaine étape consisterait à voir exactement à quel degré il y a chevauchement dans les données», a-t-il ajouté. Toutes les zones où les deux phénomènes ne se chevauchent pas encore laissent la porte ouverte à la matière noire pour jouer un rôle. "Peut-être la cause [de la brume] est –elle un mélange d’annihilation de matière noire avec d'autres mécanismes», ajoute-t-Hooper.
Quelle que soit l'explication qui pourrait s'avérer correcte, les résultats de Planck ont focalisé la discussion t. «Observationnellement parlant , il s'agit d'un grand pas en avant», dit Pontzen. "Cependant, le centre de la galaxie reste un lieu intrinsèquement complexe où une pléthore de choses étranges se passe", a-t-il ajouté. En fin de compte, il pourrait se faire que ce soient aux successeurs de Planck de trancher le débat.
Les résultats de Planck sont présentés dans un preprint arXiv sur le serveur.
Ma deuxième traduction touche la mécanique quantique des atomes isolés
Les atomes n’interférent qu’ un à la fois !
7 septembre 2012 3 commentaires
Les physiciens aux États-Unis disent qu'ils sont les premiers à observer directement l’interférence d’un seul atome sur des distances beaucoup plus grandes que la longueur de cohérence de l'atome. L'expérience consiste à utiliser des pinces optiques et une séquence d'impulsions laser pour faire "rebondir" l'atome sur deux chemins différents qui se rencontrent au bout d'environ 1 ms. L'équipe affirme que si la précision de l'expérience pouvait être améliorée, elle pourrait alors fournir de nouvelles informations sur l'existence éventuelle de la gravité non-newtonien à des distances de l ordre du micron. Les chercheurs disent que la technique pourrait également être utilisée pour étudier la minuscule force qui s'établit entre un atome et une surface conductrice, nommée l’«effet Polder- Casimir-».
Dans le monde si étrange de la mécanique quantique, un atome peut exister en superposition de deux ou plusieurs trajectoires jusqu'à ce qu'une mesure soit faite ou bien de sa position ou bien de sa vitesse. Cette propriété peut être exploitée sur un interféromètre à ondes matérielles , lequel -aussi étrange que cela puisse paraître - un seul atome pourrait simultanément suivre deux voies différentes vers un détecteur. Des forces exercées sur l'atome provoqueraient un déphasage relatif entre les deux voies, ce qui entraînerait une variation dans le motif d'interférence créé lorsque les deux chemins se croisent.
De telles expériences ont été effectuées avant d'utiliser de grands ensembles d'atomes, en créant des impulsions d'atomes qui se déplacaient le long de chaque chemin. Les atomes, créent alors un modèle d'interférence au niveau du détecteur, qui peut être mesuré et utilisé pour déduire la constante de gravitation ou aussi rechercher des écarts par rapport à la théorie de la gravitation de Newton. Jusqu'à présent, cependant, il n'avait pas été possible d'effectuer d'interférence d'onde matérielles en envoyant seulement des atomes uniques dans l'appareil, car la plupart des expériences avec interféromètre pulsé reposaient sur un débit atomique élevé de manière à amplifier le signal au niveau du détecteur et donc ne permettaient pas de contrôle déterministe au niveau d’un seul atome
Contrôle des atomes uniques
La nouvelle technique de suivi d’onde matérielle d’ un seul atome a été développée par Paul L Parazzoli, Aaron Hankin et Grant Biedermann au Sandia National Laboratories au Nouveau Mexique. Leur technique est différente des précédentes expériences en ce que chaque atome commence et termine son voyage dans des pinces optiques – c’est une lumière laser qui est focalisée sur une petite région dans laquelle l'atome est maintenu.
Les chercheurs de Sandi ont utilisé un nuage d’ atomes ultrafroids de césium qui sont piégés et refroidis à 4,2 μK en utilisant une combinaison de lumière laser et des champs magnétiques. Ils ont ensuite créé des pinces optiques dans le gaz qui puisse contenir un seul atome, avant de tirer une impulsion laser sur l'atome en question afin de le placer dans un état quantique spécifique. Les pinces optiques ont ensuite été éteintes , laissant l'atome aller en chute libre.
Coups de pied en haut ou en bas !
L'atome a ensuite été soumis à une séquence d'impulsions lumineuses séparées par 500 ms. La première impulsion met l'atome dans une superposition de deux états - celui qui a reçu un coup de pied des photons vers le haut , ça l'amène à s’élever, et celui qui tombe , c’est parce qu'il n'a pas reçu de coup de pied. La seconde impulsion frappe alors vers le bas l’atome lancé initialement vers le haut et l’ atome chute - le résultat étant que deux trajectoires se confondent alors en un point dans un temps de 500 ms plus tard, où une troisième impulsion laser provoque le chevauchement de leurs chemins . Lorsqu’il y a fusion desÉtats, les pinces sont rallumées et l'état quantique de l'atome est mesuré.
L'ensemble du processus est ensuite répété des centaines de fois pour déterminer le décalage de phase entre les deux chemins , et donc la force de gravitation sur l'atome se situe au niveau de 3 × 10-27 N.
Parazzoli, et Biedermann Hankin ont pu voir clairement qu’un motif d'interférence apparait lorsque la phase relative des lasers pulsés a été ajustée , montrant nettement le phénomène d'auto-interférence des atomes. Dans leurs expériences, la séparation entre les deux états atomiques était aussi grand que 3,5 um, ce qui est plus de 200 fois supérieure à la « longueur de cohérence » des atomes utilisés. En conséquence, l'équipe prétend qu’il s’agit de la première démonstration d’ "espace libre" d'interférence à un seul atome - avec cet espace libre se référant au fait que l'atome n'est pas lié, et permet à ses états de se séparer dans l'espace.
« C'est" Vraiment cool » !
Paul Hamilton de l'Université de Californie, Berkeley, qui n'était pas impliqué dans le travail, dit 0physicsworld.com que les chercheurs de Sandia ont «démontré que l'interférométrie était complete et montré une très impressionnante stabilité à long terme". Il appelle ainsi l'expérience ", c’est une une démonstration vraiment cool d'interférence avec un seul atome-".
Parce que la technique emploie un atome à la fois, l'équipe de Sandia estime qu'elle pourrait être utilisée pour effectuer des mesures très localisées de forces s’exerçant très près de surfaces, telles que la force de Casimir-Polder qui se produit entre un atome et une surface conductrice. Comme la force plus connue de Casimir , cette force provient de l'énergie du point zéro du vide et a des implications pour la conception et le fonctionnement de dispositifs mécaniques de taille micron et nanométrique.
L'équipe affirme également que si la sensibilité de la technique pouvait être améliorée de deux ordres de grandeur, elle pourrait être utilisée pour placer de nouvelles contraintes sur les théories de gravité non-newtonienne aux échelles de longueur du micron. En effet, si la gravité est jugée non newtonienne à de telles distances minuscules, cela pourrait fournir des indices importants sur la façon dont la théorie de la gravitation pourrait être unifiée avec le modèle standard de la physique des particules. "Ce type d'interféromètrie a montré qu’un étalonnage absolu était possible dans d'autres cas, caractéristique qui pourrait être très utile pour détecter les écarts à la loi du carré inverse de la longueur aux échelles de microns», explique Parazzoli.
La recherche est décrite dans un preprint sur arXiv.
À propos de l'auteur :Hamish Johnston est l'éditeur de physicsworld.com
C’est pour moi une manip de très belle physique expérimentale et que j’ai trouvé passionnante
Pour le reste cliquez comme d’habitude sur vos petites envies d’anglais physicien à traduire !
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