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Le Monde selon la Physique (Physics world)/Mai 2015 - 3ème partie

Publié le 26 mai 2015 par 000111aaa

La 3 ème partie  n’a qu’ une traduction  quasi-totale et  un  résumé à vous proposer…Certes j’aurais pu garder un des titres de  PHYSICS WORLD   pour attirer ici  le «  buzz » puisque des hawaïens  protestent contre le nouveau télescope à planter sur un de leurs sites historiques ou  sacrés  ou les deux….Mais je juge que nous avons encore trop de  prétextes à guerres de  religion  ici  prés de nous pour en introduire encore  un de plus ….E N PHYSIQUE ! j écarte donc tous les articles politiques, religieux ou administratifs  de toute traduction ou résumé proposable !

---------------------------1:RESUME

Le Monde selon la Physique (Physics world)/Mai 2015 - 3ème partie

Polariton refrigerator could chill tiny semiconductor devices

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Physicists show that quasiparticles are very good at removing heat

Une nouvelle méthode pour utiliser la lumière pour refroidir  des solides a été créée par des physiciens en France et en Allemagne. La technique utilise des quasi-particules appelées «polaritons" pour éliminer la chaleur de vibration dans un minuscule morceau de semi-conducteur….    A la différence des systèmes de refroidissement optique connus, il fonctionne à de très basses températures. Le régime pourrait fournir une nouvelle façon de refroidissement sur  très petits appareils électroniques, ainsi que  permettre de donner aux  physiciens une  nouvelle approche alternative pour étudier les transferts  de chaleur.

Développée par Maxime Richard de l'Université de Grenoble et ses collègues, la nouvelle technique de refroidissement est basée sur "la fluorescence anti-Stokes" (ASF), qui a déjà été utilisée avec un succès limité pour refroidir  des solides. Dans le cas d'un semi-conducteur, cela implique  d’utiliser  de la  lumière laser  pour créer une paire électron-trou, (ou «exciton»,) dans le matériau, et  qui peut ensuite absorber une ou plusieurs vibrations thermiques (phonons). L’ exciton évoluera ensuite  en un photon qui emportera avec lui   l'énergie thermique.

Les physiciens ont pu utiliser l’ ASF pour refroidir un semi-conducteur depuis  la température ambiante jusqu’à 260 K - une différence d'environ 30 K. Atteindre plus de puissance de refroidissement serait  difficile parce que  trop de défauts à créer  dans le semi-conducteur induiraient certains excitons   à  retourner la chaleur  dans le  matériau via  les  multiples phonons possibles  . Une partie de la lumière laser chaufferait  donc le matériau, plutôt que de le refroidir etc.

REF/Exciton-Polariton Gas as a Nonequilibrium Coolant

Sebastian Klembt, Emilien Durupt, Sanjoy Datta, Thorsten Klein, Augustin Baas, Yoan Léger, Carsten Kruse, Detlef Hommel, Anna Minguzzi, and Maxime Richard

Phys. Rev. Lett. 114, 186403 – Published 5 May 2015

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MON COMMENTAIRE/ Dans la production de froid  pour  un solide il existe déjà 36000  moyens développés en  thermique  classique ou électronique ( effet PELTIER) . Ce dernier  en est un de plus ….Ne comptez pas sur lui pour remplacer même un mini frigo dans votre cuisine !

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2:

Le Monde selon la Physique (Physics world)/Mai 2015 - 3ème partie

Fermionic microscope sees first light

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How to clearly image 1000 individual ultracold atoms in a cloud

Un microscope qui permet de visualiser jusqu'à 1000 atomes fermioniques individuels vient d être  développé par une équipe de physiciens aux États-Unis.Par  l'utilisation de deux faisceaux laser, les s de l'équipe de recherche piège un nuage d'atomes de potassium dans un réseau optique, refroidit les dits atomes et puis simultanément en donne les  images. La nouvelle technique permet aux chercheurs de résoudre clairement avec des  fermions simples,les problèmes  d’ observation directe de  leurs interactions magnétiques et même  de détecter des  intrications au sein de l'ensemble.

Les fermions sont ces particules  à spin demi-entier, qui sont donc astreints  par le principe d'exclusion de Pauli, à ce  que deux fermions identiques ne  puissent occuper le même état quantique simultanément. Lesquels fermions comprennent de nombreuses particules élémentaires –a savoir  les quarks, les électrons, les protons et les neutrons - ainsi que ceux  des atomes qui  seront  composés d'un nombre impair de ces particules élémentaires. En conséquence, c est le comportement collectif des fermions qui  est responsable de la structure des éléments dans le tableau périodique, des  supraconducteurs à haute température, des matériaux de magnétorésistance géante , des propriétés de la matière nucléaire et de   beaucoup plus de choses encore ……. Malgré leur importance, cependant, nous ne disposons toujours pas une image complète de systèmes de particules fermioniques interaction forte, car ils sont notoirement difficiles à l'image et à l'étude.

Les chercheurs en question (Lawrence Cheuk, Martin Zwierlein et collegues  the Massachusetts Institute of Technology )ont étudié des bosons - particules qui ont un  spin entier et peuvent occuper  eux le même état quantique - par le  refroidissement de  nuages ​​d'atomes bosoniques à des températures proches du zéro absolu pour former un condensat de Bose-Einstein, pour l’ étude de  leurs interactions. Mais faire la même chose avec des fermions n’ est pas un mince exploit –car  le principe d'exclusion ne permet pas  à deux fermions d'être dans le même état. Par conséquent, lorsque  plusieurs fermions sont ajoutés à un système, chacun arrive successivement  d où une énergie de plus en plus élevée, ce qui rend le système très difficile à refroidir. En outre, les  atomes ultra froids sont facilement perturbés : il suffit juste de  la lumière  d'un seul photon, ce qui rend difficile de confiner des atomes assez longtemps pour en garder  une image claire .L’astuce  a consisté  a  développer  une technique de microscopie qui implique  une imagerie des atomes avec la lumière même qui les refroidit. Les fermions sont d'abord refroidis à une température juste au-dessus du zéro absolu à l'aide des procédés classiques, y compris le refroidissement  laser, le piégeage magnétique et un refroidissement par évaporation de  gaz, jusqu'à ce que la température de la totalité des atomes tombe  juste au-dessus du zéro absolu. À ce stade, les atomes se déposent dans les puits d'un réseau optique, arrêtant ainsi tout contact entre fermions voisins  et  les empêchant  d'interagir les uns avec les autres. Le réseau optique est situé juste à 7 um à partir de la lentille de formation d'image du microscope, et est constitué de faisceaux lasers disposés en sillons  qui forment  en quelque sorte une structure en "boîte à œuf" avec un fermion piégé dans chaque puits.

Les atomes sont ensuite refroidis davantage par l'utilisation de deux lasers, chacun à une longueur d'onde différente. Cette méthode fait appel aux  transitions Raman: un atome absorbe un photon, devient stimulé pour en  émettre immédiatement un autre et ainsi descend d'un niveau de vibration dans le processus. L'emplacement de chacun des atomes est identifié par le photon stimulé qu'il émet en refroidissant. Ces photons sont capturés par l'objectif du microscope au-dessus du réseau, et cela permet à l'équipe de détecter la position exacte du fermion dans le réseau avec une précision meilleure que la longueur d'onde de la lumière.  Voici la photo de l’auteur

 

The atoms, potassium-40, are cooled during imaging by laser light, allowing thousands of photons to be collected by the microscope. (Courtesy: Lawrence Cheuk/MIT)

The atoms, potassium-40, are cooled during imaging by laser light, allowing thousands of photons to be collected by the MICROSCOPE  

En utilisant cette méthode, Zwierlein et ses collègues ont réussi à refroidir et visualiser l 'image  de plus de 95% des atomes dans un nuage de gaz  de potassium-40. L'équipe a été surpris de constater que les fermions sont restés froids, même après l'imagerie est été obtenue  complète. "Cela signifie que je sais où ils sont, et  que je peux peut-être les déplacer avec un « truc à  pince » à  n importe quel emplacement, e meme t les organiser dans tout modèle que je voudrais», ironise  Zwierlein. Pour s’ assurer que leur expérience n'a pas subi de pertes de lumière , les chercheurs ont étudié la façon dont les atomes se déplacent entre des images successives, et dresser  les statistiques sur  la façon dont les atomes sont répartis autour de la maille. L'équipe a constaté qu'il ne perdait pas un nombre important d'atomes

   Mon commentaire :  Il est des plus favorables  car je continue à m interroger sur les BEC  , les  condensats de  BOSE/EINSTEIN   a structures peu homogènes ….Vous n ignorez pas que certains cosmologistes proposent des phases de «  reconstruction d’univers » à partir  de   mélanges  très froids  et bizarroides  bosons –fermions – DM  et leur étude finira par  démarrer…..

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REF/    “Quantum-Gas Microscope for Fermionic Atoms”

Lawrence W. Cheuk, Matthew A. Nichols, Melih Okan, Thomas Gersdorf, Vinay V. Ramasesh, Waseem S. Bakr, Thomas Lompe, and Martin W. Zwierlein

Phys. Rev. Lett. 114, 193001 – Published 13 May 2015

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 a suivre 


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