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Le Monde selon la Physique ( Physics world) semaine 35-37/3 eme partie

Publié le 10 septembre 2014 par 000111aaa

La troisième partie est « résiduelle » , ce qui signifie que tout magazine scientifique , fut-il de pointe n’a pas de découverte  ou de théorie géniale à vous proposer tous les jours !Il n’est pas donc surprenant que  cette dernière partie   concerne bien plus souvent des avancées technologiques   que des manips sublimes !

Visualizing helium's interacting electrons

New experiments control correlations, switching them on and off

RESUME  /Un  début de "la corrélation électronique" dans l'atome d'hélium a été observé pour la première fois par une équipe internationale de chercheurs. En utilisant la technique "de la microscopie de photo-ionisation" que l'équipe a développé en 2002, les chercheurs ont maintenant appliqué leur microscopie quantique sur l'atome d'hélium. L'équipe a également constaté qu'elle  était en mesure de régler ces corrélations électroniques à volonté. (Marc Vrakking of the Max-Born-Institute in Berlin, Aneta Stodolna,  FOM Institute for Atomic and Molecular Physics  Netherlands, et collègues  France, Germany , USA)

L'atome d'hélium comprend un noyau doublement chargé entouré par deux électrons, etc’ est le deuxième atome le plus simple  après l'atome d'hydrogène, lequel  consiste en un proton et un électron. L'existence de deux électrons exactement dans l'hélium offre aux  physiciens  en quelque sorte un laboratoire idéal pour tester les  "corrélations électroniques", c’est a dire  celles qui se produisent lorsque les propriétés individuelles  des électrons subissent l’ influence   d’interactions avec d'autres électrons proches . Ceci est très  important parce que l électron dans la plupart des matériaux, tels que les supraconducteurs, interagit si fortement avec un autre, qu'il  devient quasi  impossible de prédire les propriétés en étudiant simplement le comportement d'électrons individuels.

Mon commentaire/:  Je  ne pourrais que vous encourager  a admirer les  photos  de leurs résultats .Les electrons rentrent dans  un tel grand nombre  de phènomènes  que ce fut une constante joie dans mes études d’en découvrir toujours une de plus que je ne connaissais  pas encore  !

« 

Sample images recorded for ionization of helium atoms. Interference patterns are measured that reveal the nodal structure of the electronic wavefunction that is excited, or that result from pathlength differences. In the former case, helium behaves like a hydrogen atom and electron correlation does not play a role, whereas in the latter case the ionization is strongly influenced by electron correlation. (Courtesy: A Stodolna <i></div>et al</i>., <i>Phys. Rev. Lett</i>.)et al., Phys. Rev. Lett.)">.)">et al., Phys. Rev. Lett.)">.)">et al., Phys. Rev. Lett.)" src="http://images.iop.org/objects/phw/news/18/9/8/PW-2014-09-09-Commissariat-helium.jpg" id="TB_Image" height="700" />

Sample images recorded for ionization of helium atoms. Interference patterns are measured that reveal the nodal structure of the electronic wavefunction that is excited, or that result from pathlength differences. In the former case, helium behaves like a hydrogen atom and electron correlation does not play a role, whereas in the latter case the ionization is strongly influenced by electron correlation. (Courtesy: A Stodolna et al., Phys. Rev. Lett.) exhibit wave–particle duality, and the lower the kinetic energy of the electron, the larger is its De Broglie wavelength. In fact, for low enough kinetic energies, the De Broglie wavelength becomes observable on macroscopic length scales. In the helium photoionization experiments, the wave-like nature of the slow electrons allowed the researchers to observe a series of interference rings, with constructive and destructive interferences that alternated at their detector.”

 

Works starts on new European neutron source

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Spallation facility in Sweden should be up and running in 2023

RESUME / La construction tant attendue de  la Source  de spallation européenne (ESS), a enfin commencé ( (cout :€ 1.84 milliard )en Suede. il faudra cinq ans pour  la construire et  ce sera la  source de neutrons la plus avancée dans le monde. Initialement prévue il y a près de deux décennies, les bâtiments ESS seront  terminés d'ici à 2019, avec des expériences qui devront  débuter quatre ans plus tard. "Nous sommes ravis d'être en mesure d'aller de l'avant», dit Jim Yeck, directeur général ESS. "Beaucoup de gens ont travaillé dur depuis plusieurs années déjà  pour  arriver à ce point."

L'installation comprendra un accélérateur de protons linéaire 600 m sous terre, ce qui permettra de créer un faisceau de protons avec une énergie de 2 GeV et la puissance de 5 MW. Ces protons seront ensuite envoyés à une station cible en  métal lourd pour produire des neutrons, qui à leur  tour voyageront  vers   22 instruments où les chercheurs vont les utiliser pour enquêter sur une gamme de matériaux supraconducteurs à partir de protéines. L'ESS mettra également en vedette des laboratoires de préparation des échantillons ainsi que d'un centre de calcul et d'un centre de développement de logiciels.

Mon commentaire : la spallation   est « un phénomène  produisant des monstres » , plaisantait un de mes copains de SACLAY ! La spallation nucléaire(de l'anglais to spall, produire des éclats) est une réaction  au cours de laquelle un noyau atomique est frappé par une particule incidente (neutron, proton, ...) ou par  une onde électromagnétique de grande énergie . Vu la violence de l énergie mise en jeu, le noyau cible se décompose en produisant des jets de particules plus légères .  Ce qui est interessant c est ceci :les énergies concernées par la spallation  doivent rester suffisantes pour que la structure du noyau n'ait plus une forte influence, mais inférieures à celles permettant l'apparition de quarks). Compte tenu des énergies mises en jeux  on invoque son intervention  bien sur   comme  une réaction courante lors de la nucléosynthèse primordiale…..On ne prête qu’aux riches !

Superabsorbing rings could lead to better cameras and solar cells

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Quantum effect could be put to work in a range of optical technologies

Artist's impression of a ring of interacting absorbers. (CC-BY Simon Benjamin)

Artist's impression of a ring of interacting absorbers. (CC-BY Simon Benjamin)

RESUME/ Des   cercles  d'atomes excités qui exploitent un certain  effet quantique  pour  absorber la lumière avec  une vitesse accrue pourraient être utilisés dans diverses  technologies futures telles que  celles des caméras très sensibles, d es cellules solaires et des systèmes de transmission de puissance optique. C'està  la demande de chercheurs en Australie, à Singapour et au Royaume-Uni, qu’ ont été menés  des calculs qui montrent que le phénomène quantique bien connu de « super radiance » pourrait être utilisé pour créer un type d'absorbeur optique entièrement  nouveau

Découvert il y a 60 ans par le physicien américain Robert Dicke,  la super radiance se produit quand un groupe de N émetteurs de lumière - tels que des atomes, des molécules ou des points quantiques -  se mettent à émettre à un taux qui est proportionnelle à N². Il s'agit d'un taux beaucoup plus élevé que ce qui est prévu par la physique classique.

L’émission et l'absorption sont des processus liés, ce qui signifie que les systèmes super –radiants doivent également être très bons  pour absorber la lumière: un effet que les chercheurs dénomment  "super-absorption". Les atomes rapprochés ensemble peuvent absorber, de telle manière  que cela rend impossible à  prédire quel  atome spécifique absorbera  tout photon donné. Lorsque le groupe absorbe un photon, il se trouve dans une superposition quantique de tous les états excités possibles. Ceci est connu comme un «  état de  Dicke. » De même, les absorptions ultérieures conduisent à poursuivre des états  de Dicke  superieurs  chacune des  superpositions couvrant toutes les façons possibles d'excitations .

Mon commentaire  /Les états de DICKE  me bluffent !  C’est le maximum maximorum ( superadiance ) ou le minimum minimorum ( superabsorption)  ! Je rappelle que c’ est une émission de rayons lumineux faite de manière cohérente par des atomes excités. La radiance absolue de cette émission est alors très supérieure au minimum moyen hnu^3/c^2 donné par la loi de Planck définie pour un corps noir de température T comme :

I_nu=frac{hnu^3}{c^2}[1+frac{2}{exp(hnu/kT_P)-1}]

 et j avoue  etre subjugué par la culture de ASGHAR  dont je cite le commentaire :   « Dicke state in Nature

The Dicke multi-qubit entangled state is the extension of the Bell's two-qubit entangled state that, when operational in a fully controlled manner, will be immensely useful for the quantum information systems. Moreover, it has been shown that the photosynthesis process in plants is based on the Dicke state, where the the energy of the incident photon is tranferred efficiently to the chemical centres via the enatngled excied states of the antennas. However, one does not know, if there is the same universal "Dicke state" for the different types of plants or there is distribution of them in terms of number of qubits.


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