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Le Monde selon la Physique (w 22-23) 1 ere partie

Publié le 09 juin 2014 par 000111aaa

"Le vent souffle où il veut, et tu en entends le bruit; mais tu ne sais d'où il vient, ni où il va. Il en est ainsi de tout homme :  son Esprit souffle où il veut… » . Et je rajouterais bien à cette parole célèbre :   « et quand il peut ! »

Pourquoi  ceci est-il  à rappeler ? Parce que la découverte scientifique   ne fait pas  la fortune des magazines scientifiques aussi facilement que les peoplelisations des  magazines du  style G ;;;;!

 C’EST DONC DU MENU FRETIN QUE JE VAIS VOUS PRESENTER AUJOURDHUI en  3  de mes traductions  copieuses  de  PHYSICS WORLD

1 :

Lasers ignite 'supernovae' in the lab

An image of the lab-based

Shocking front: an image of the lab-based "supernova"

L'une des installations laser les plus puissantes du monde a été utilisée  pour créer des versions allégées des explosions de supernovae  au  laboratoire. Le but de la recherche, qui a été réalisée  par une équipe internationale de physiciens, est de mieux comprendre l'un des événements les plus énergiques et imprévisibles de  l'univers. Les chercheurs espèrent également que leurs expériences pourraient conduire à une meilleure compréhension du rôle joué par la turbulence cosmique  survenant lors de  la création des champs magnétiques puissants observés dans certains restes de supernovae atypiques, tels que Cassiopeia A.

Les supernovae sont des explosions d'étoiles massives qui sont déclenchées lorsque le carburant  ( quasi –épuisé )dans une étoile s'enflamme et que  son cœur s'effondre sous des forces gravitationnelles extrêmes. L'explosion expulse   la  majeure partie  de matière de l'étoile, laquelle  à son tour envoie une onde de choc qui parcourt  de longues distances dans l'espace interstellaire. L'onde de choc se lie plus avec la matière stellaire éjectée et autres poussières créant sur son passage, ce qui est connu comme un résidu  de supernova (SNR). Alors que la plupart des SNR ont des traits  plutôt réguliers, -comme une  coquille, certains, comme Cassiopée A, ont des formes irrégulières et inexpliquées. Le Cassiopeia SNR est  à environ 11.000 années-lumière de la Terre et  sa lumière aurait  atteint notre planète il y a 300 ans. Les images optiques de l'explosion révèlent des traits irréguliers "épineux", alors que les observations de rayons X et de radio montrent la présence de champs magnétiques environ 100 fois plus forts que ceux  du  milieu interstellaire environnant.

Ce sont précisément  ces bizarreries de Cassiopeia A qui ont retenu l'attention du physicien des plasmas Gianluca Gregori  de  l'Université d'Oxford et de  son équipe de chercheurs internationaux. Gregori a parlé à  Physicsworld.com de l'idée initiale de l'étude qui  provenait de conversations avec des astronomes au sujet des problèmes dans la compréhension de la formation des champs magnétiques dans l'univers. "Au cours d'une pause-café, nous avons commencé à réaliser que peut-être nous devrions essayer de réaliser une expérience de laboratoire pour voir si ce que nous pensons qui se passe se déroule  vraiment," dit-il.

Bien que l'origine du grand champ magnétique à l'intérieur de Cassiopée A est encore inconnue, il est possible que l'onde de choc aurait pu passer à travers une région de l'espace  remplie avec des zones  denses ou des nuages ​​de gaz. Pour  Cassiopeia A, l'explication probable que nous avons proposée c'est que la forme  irrégulière est causée par le choc d'une supernova lorsqu’ ‘elle  est perturbée et fragmentée par les nuages ​​denses qui entoure l'étoile au départ », dit Gregori.

Il peut paraître surprenant qu'une expérience de laboratoire de table  s'adaptant  à l'intérieur d'une salle moyenne puisse être utilisée pour étudier des objets astrophysiques qui sont à des années-lumière de distance

Pour tester cette idée, Gregori et ses collègues ont décidé de recréer une sorte de  "bang" légèrement ( !) plus petit,par  l'élaboration d'une méthode en laboratoire pour étudier cette turbulence. "Les chercheurs ont utilisé l'installation laser Vulcan au Rutherford Appleton Laboratory pour recréer leurs SNR. «Notre équipe a commencé par  concentrer  trois faisceaux laser sur une cible de tige  en carbone, pas beaucoup plus épaise qu'un cheveu, dans une chambre remplie de gaz de faible densité», dit Jena Meinecke, l’ étudiant diplômé de l'Université d'Oxford qui a dirigé l'expérience. Lorsque la tige est chauffée à une température de quelques millions de degrés Kelvin, elle explose. Cela crée une onde de choc asymétrique qui s'étend vers l'extérieur à travers le gaz d'argon, un peu comme le ferait  une véritable supernova dans l'espace

Dans les expériences, les blocs ou les nuages ​​de gaz denses qui entoureraient l’explosion d'une étoile ont été modélisés en plaçant une grille en plastique de 1 cm de la cible. Cela perturbe le front  du  choc et il en résulte  un écoulement turbulent. Le choc et l'écoulement turbulent sont  capturé 300 milliardième de seconde après le tir  laser, en utilisant une technique d'imagerie spéciale.

Gregori mentionne que l'équipe a eu la chance que son expérience méticuleusement planifiée ait parfaitement fonctionné dans le temps disponible  sur  l'installation Vulcan. "Parfois, même lorsque vous préparez pendant des mois, vous rencontrez des problèmes. Cette fois, tous les diagnostics et l'équipe étaient fantastiques,"  soupire- t il  soulignant que l'accès au laser est assez concurrentiel.

Les chercheurs ont constaté que l'onde de choc a traversé la grille, la turbulence et des traits irréguliers ont commencé à apparaître. «Nous avons constaté que le champ magnétique est plus élevé avec la grille que sans elle», dit Gregori, expliquant que le résultat "est compatible avec deux observations et des modèles numériques d'une onde de choc qui traverse un milieu de« grumeaux  spatiaux ». Comme des champs magnétiques plus élevés impliqueraient une génération plus efficace des photons de radio et de rayons X, les résultats de l'équipe remettent en question l'idée couramment admise que les explosions de supernovae puissent  développer une  matière interstellaire uniformément répartie.

Gregori souligne que sa recherche a un impact sur davantage  que des  SNR, parce que  ce phénomène d’amplification du champ magnétique par turbulence s'applique à de nombreux systèmes astrophysiques. «Nous savons qu'il y a des champs magnétiques, mais nous ne savons pas comment ils  se sont produits là en premier lieu. Le mécanisme standard qui est habituellement invoquée est que des champs minuscules sous forme «  de semences »ont été produits juste après le Big Bang et  que les champs étaient amplifiée par les turbulences ".

La recherche est publiée dans Nature Physics.Tushna Commissariat est l auteur

 Mon commentaire /  Cette  communication m a étonné : je m’attendais à une recherche fine  de la cinétique d’épuisement  des atomes légers avant  le démarrage de l’implosion !  Le fait que les champs magnétiques   deviennent  perturbés   me semble intéressant pour les résidus  SNR  mais   peut être secondaire  concernant  le trou noir  ou  l etoile a neutrons  finaux

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Exoplanets found orbiting former extragalactic star

 

Illustration showing Kapteyn's star and its planets

Ancient wanderers: Kapteyn's star and its planets

Une équipe internationale d'astronomes a découvert la plus ancienne exoplanète habitable à ce jour. La découverte est d'autant plus intéressante que la planète provient de l'extérieur de notre galaxie, la Voie Lactée. À l'âge de environ 11,5 milliards d'années, cette  super-Terre est plus de deux fois plus vielle  que notre propre planète et cela  montre que les mondes habitables  auraient pu se produire beaucoup plus tôt dans l'histoire de l'univers qu'on ne le pensait.

Cette  découverte très rare est  venue d'une enquête de proximité, menée   sur étoiles de faible masse par Guillem Anglada-Escudé de l'Université Queen Mary de Londres. Dans le cadre de leur « chalutage spatial « , les chercheurs ont observé des décalages Doppler sur  la lumière de l'étoile de Kapteyn. Ainsi nommé d'après l'astronome hollandais qui l'a découvert, elle  est l'une des étoiles les plus proches du Soleil à seulement 13 années-lumière de distance. Les décalages Doppler observées par l'équipe ont été causées par deux planètes exerçant un  tiraillements gravitationnellement sur leur hôte et l'amenant à se déplacer légèrement par rapport à  la Terre. Les chercheurs ont utilisé de nouvelles données du spectrographe HARPS à La Silla de l'observatoire de l'Observatoire européen austral, le spectrographe au Campanas Observatoire Magellan / Las, au Chili, et l'instrument HIRES à l'Observatoire WM Keck à Hawaï pour mesurer les infimes variations périodiques dans le mouvement de l'étoile .

L'équipe a pu en déduire que les deux planètes  perturbatrices  ont des périodes orbitales de 48 jours et 121 jours, respectivement. Comme l'étoile est une naine rouge refroidie, sa zone habitable est beaucoup plus proche que  celle du Soleil. Cela signifie que, malgré la proximité de son étoile mère , la planète la plus proche - surnommé Kapteyn b - doit être capable de porter de  l'eau liquide. Il est donc possible qu’ il s’agisse d’ une super-Terre rocheuse qui serait  environ cinq fois plus massive que notre planète.

Une super-Terre qui se trouve dans la zone habitable d'une étoile naine rouge avait déjà  été trouvée avant. Ce qui rend cette découverte unique, cependant,  c’est l'histoire mouvementée de l'étoile de Kapteyn. « Elle l a une très grande vitesse et une trajectoire particulière - elle ne suit pas les autres étoiles autour de la galaxie", a déclaré Anglada-Escudé physicsworld.com. La plupart des étoiles dans la Voie Lactée orbite lentement autour du centre galactique, dans le même plan. Les astronomes pensent que les étoiles de Kapetyn ne présentent  pas  cette tendance car elle ne se  forment pas à l'intérieur de la Voie Lactée mais auraient pu avoir  été traînées dans notre galaxie à un angle et  à un moment plus tard  lorsqu’une galaxie naine  aurait alors  fusionné avec la Voie Lactée

Cela signifie que les conditions qui permettent la formation de planètes rocheuses dans les zones habitables des étoiles étaient déjà  présentes dans l'univers bien avant le soleil

Les origines de l'étoile de Kapteyn ont été reliée  à l'ancien groupe globulaire Omega Centauri, le plus grand objet en orbite autour de notre galaxie. Cela rend l'étoile vieille de  11,5 milliards d années – elle  aurait donc été  formée seulement deux milliards d'années après le Big Bang. Les planètes l’encerclant sont tout aussi anciennes et auraient survécu à la capture de leur hôte par la Voie Lactée. «Nous croyons que ces planètes se sontdéjà formées autour de l'étoile - il serait presque impossible pour l’étoile   de capturer ces planètes à une date ultérieure», dit Anglada-Escudé. "Cela signifie que les conditions qui permettent la formation de planètes rocheuses dans les zones habitables des étoiles étaient présentes dans l'univers bien avant le soleil soit  là," at-il ajouté. On pensait auparavant qu'il n'y avait pas assez d'éléments lourds autour de la petite enfance de l'univers avec lequel construire des  planètes rocheuses lourds.

Selon Carole Haswell de l'Open University au Royaume-Uni, le constat s'ajoute à une prise de conscience croissante que des planètes avec des histoires significativement  différentes de la Terre pourraient  encore être capable d'accueillir la vie. "On commence à  considerer que   des environnements habitables sont abondants et encore  persistantes dans la galaxie," dit-elle  à physicsworld.com.

Le papier a été accepté pour publication dans les Monthly Notices de la Royal Astronomical Society; une prépublication du travail est disponible sur le serveur arXiv.

À propos de l'auteurColin Stuart est un écrivain de science et astronome basé à Londres

 Mon commentaire :j e veux bien accepter l’idée que la  Terre ne constitue pas en elle-même le modèle Standard   historique des planètes habitables  , d’autant que  nous ne voyons le phénomène vital que permisgrace à  un subtil équilibre entre azote , oxygène  carbone   et eau  ……. CE QUI RESTREINT DEJA LES PHENOMENES DES ABYSSES MARINS TERRESTRES ET LA PROLIFERATION D’AUTRES FORMES DE BACTERIES  qui vivent du soufre …….

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Plans unveiled for world's first X-ray frequency comb

  

Illustration showing how the X-ray comb is created

Combing out X-raysUne conception  de ce qui serait le premier peigne de  fréquence  pour rayons X  a été dévoilée par des physiciens en Allemagne. L'équipe estime que son peigne - qui serait utilisé pour mesurer les fréquences de rayons X - peut être construit en utilisant les technologies existantes. Un dispositif de travail pourrait être utilisé pour effectuer des mesures fondamentales de la physique atomique avec beaucoup plus de précision qu’aujourd'hui.Une  conception identique  pourrait même être étendue pour  produire des rayons gamma….

Les peignes de fréquences classiques sont  produits par des impulsions laser courtes, avec un certain nombre de fréquences bien définies. Lorsque l'intensité est  tracée en fonction de la fréquence, la lumière est représentée par une série de pics pointus, également espacés qui ressemblent ensemble aux  dents d'un peigne. Ces peignes sont utilisés comme  règle pour mesurer avec une grande précision une fréquence inconnue par rapport à une fréquence de référence définie avec précision, comme  celle d’une horloge atomique. Les peignes peuvent donc détecter les changements minuscules dans la fréquence d'un signal lumineux qui est associé à un phénomène physique. Par exemple, l'attraction gravitationnelle d'une exoplanète provoque un changement périodique dans le décalage Doppler de la lumière  de son étoile compagnon.

Le  travail sur de tels peignes  à des fréquences optiques a été développé dans les années 1990 par John Hall au JILA Lab à Boulder, Colorado, et Theodor Hänsch à l'Université Ludwig Maximilian de Munich, en Allemagne, - qui ont  partagé le prix Nobel pour leurs efforts. Depuis, les physiciens ont été extrêmement désireux de produire des peignes à des fréquences bien  plus élevées .Des peignes ultraviolets ont été produits par harmonique  supèrieur ,  et dans lequel un laser basse fréquence excite les électrons dans un gaz et les amène à accélérer et à émettre de la lumière sur les  harmoniques supérieures de la fréquence du laser d'origine. Cependant, l'intensité de ces  harmoniques successives diminue, de sorte  que pour  pouvoir  produire des impulsions dans la région des rayons X, il faudrait un laser d'entraînement puissant en fait  impraticabl e

 Actuellement , Stefano Cavaletto et ses collègues de l'Institut Max Planck de physique nucléaire à Heidelberg ont mis au point une approche plus subtile. Ils proposent d'utiliser trois niveaux   plus énergétiques de l'ion Be2+ pour créer un peigne  a rayons x . L'état excité supérieur se trouveà 123,7 eV au-dessus de l'état fondamental - un écart qui correspond   à une  faible consommation d'énergie ou  aux  rayons X "mous". Cet état est instable, et les électrons décroissent  rapidement à l'état  basique . Le troisième, état métastable se trouve juste en dessous de l'état excité principal. Les électrons dans cet état restent excités beaucoup plus longtemps. L'idée du groupe est d'utiliser un laser à électrons libres X-ray pour pomper des électrons depuis  l'état bas  jusqu’à l'état haut. Une autre impulsion laser appliquée conduit ensuite  les électrons excités à l'état métastable, où ils demeurent. Si un peigne de fréquence optique irradie l'ion, alors ensuite avec chaque impulsion, une partie des photons sont promus de l'état métastable à l'état instable, avant de se désintégrer presque immédiatement à l'état  bas  avec l'émission d'une impulsion de rayons X. Cela produit une série d'impulsions de rayons X modulés à la même vitesse que les impulsions optiques d'origine, formant un peigne de fréquence X-ray.

Un tel dispositif pourrait avoir de nombreuses applications dans la physique fondamentale. Par exemple, il serait possible de mesurer des valeurs précises des énergies de transition des électrons  de couches internes en ions fortement chargés. Cela permettrait des contrôles stricts sur les prédictions de l'électrodynamique quantique et  de voir si la constante de structure fine varie dans le temps. "Il ya des papiers qui  prédisent que ces mesures peuvent être plus sensibles à des énergies plus élevées», explique Cavale

Certains des co-auteurs de l'article sont des expérimentateurs, et Cavaletto dit qu'ils sont convaincus qu'il est possible de construire l'appareil avec l'équipement disponible dès maintenant. Il dit aussi que le principe de base pourrait être étendu pour  égaliser les fréquences plus élevées. En effet, les peignes de fréquences à rayons gamma pourraient être possible, bien que  des systemes a trois niveaux soient necessaires  et devraient être identifiées et  qu’un laser à électrons libres soit mis au point  et qui pourrait exciter la transition initiale de trois systèmes appropriés   en niveaux.

Juin Ye, qui dirige l'équipe de JILA qui a produit la première fréquence pour le  peigne de l extrême ultraviolet, est impressionné. «C'est la première fois qu'une idée semble réalisable pour la génération de peignes de fréquences dans la région des rayons X " dit-il. "Ce travail ouvrira de toutes nouvelles disciplines scientifiques et  permettra de réaliser de vieux rêves. Je suis très excité à propos de cette approche."

La recherche est publiée dans Nature Photonics.

Pour une explication simple de la façon dont un peigne de fréquence fonctionne, regardez  sur le magazine anglais cette vidéo de Paul Williams de NIST à Boulder, Colorado.

Mon commentaire : pourquoi les auteurs se limitent ils a declarer que la manip de peignes à RX est possible   et  ne le font ils pas eux-mêmes ????? JE VAIS VOUS LE DIRE /POUR PRENDRE DATE  PAR LEUR PUBLICATION  ET RAMASSER UN NOBEL  SI C EST POSSIBLE ! la manip  elle meme ???CHERCHENT ILS DES PETITES MAINS POUR LA REALISER???

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