1/TRADUCTION
Surreal behaviour spotted in photon experiment
Physicists bring Bohmian trajectories to life and resolve 25-year-old debate
En étudiant la façon dont les photons voyagent à travers une fente double, des physiciens au Canada ont montré que certains photons suivaient des «trajectoires surréalistes» qui semblent défier les lois de la physique. Lors d’un examen au plus près serré , cependant, l'expérience a révélé que le comportement de ces photons voyous peut être expliqué en utilisant le principe de l'intrication quantique. Ce travail a résolu un débat de 25 ans basé sur une interprétation différente de la mécanique quantique.
Dans l'interprétation classique de la mécanique quantique, le mouvement d'une particule est défini par une fonction d'onde qui donne la probabilité de la particule d’être à un certain endroit à un certain moment. Le principe d'incertitude signifie qu'une mesure précise de la position de la particule à un moment précis se traduira par une grande incertitude sur sa quantité de mouvement à ce moment-là - et vice versa. Par conséquent, le concept d'une trajectoire dans le sens d'un chemin unique suivi d'un objet n'existe pas dans la mécanique quantique.
En 1952, David Bohm est intervenu avec une interprétation de la mécanique quantique alternative et dans laquelle une particule suit une trajectoire qui est guidée par une fonction d'onde "pilote". La nature probabiliste de la mécanique quantique subsisterait du fait que les conditions initiales de la particule restent inconnues - ceci est intégré dans la fonction d'onde pilote. Une mesure précise de la position d'une telle particule de Bohm, par exemple, modifierait sa fonction d'onde de telle sorte qu'une mesure simultanée de la quantité de mouvement de la particule devrait rester dans les limites du principe d'incertitude.
En 1992, Berthold-Georg Englert et ses collègues ont fait valoir que, dans certaines circonstances - comme quand une particule passe à travers une fente double - quelques trajectoires à la Bohm défieraient toute explication. Surnommées «trajectoires surréalistes», cette affirmation a suscité un débat dans la communauté de physique quantique quant à la validité de l'approche de Bohm de la mécanique quantique.Depuis, Aephraim Steinberg et ses collègues de l'Université de Toronto ont mesuré ces trajectoires surréalistes et ont montré qu'elles restent en accord avec la théorie quantique.
L'équipe a utilisé une technique appelée «mesure faible» pour tracer l'ensemble des trajectoires prises par les photons à travers une double fente. Cette technique a impliqué un sondage délicat de la direction du mouvement des photons pour pouvoir accéder à une compréhension des voies possibles prises par les photons à travers l'appareil. Fondamentalement, chaque mesure serait si « ténue » qu'elle n'aurait pas d'effet significatif sur la fonction d'onde pilote. (Voir «L'éloge de la faiblesse»).
Leur expérience "double fente" commence donc par la production d'une paire de photons qui sont intriquées en termes de polarisation. Un photon-n°1 est envoyé dans un séparateur de faisceau de polarisation, qui produit deux faisceaux parallèles, - une polarisation horizontale et l'autre avec une polarisation verticale.
Les chercheurs effectuent également une mesure faible sur la vitesse transversale du photon-1 après sa sortie des fentes. Ceci est réalisé en faisant passer le photon à travers un cristal de calcite, ce qui provoque un petit déplacement de sa polarisation, qui est proportionnel à sa vitesse transverse. Par l utilisation de vario-optiques, l'équipe a pu mesurer la vitesse transversale à différents endroits, tandis que les photons se déplacent sur une distance d'environ 5 m. En utilisant cette information, Steinberg et ses collègues ont pu mettre en place une description de l’ ensemble des trajectoires prises par les photons.
Étant donné que les photons 1 et 2 sont intriqués, une mesure de la polarisation du photon n° 2 révélera à travers quelle fente le photon 1 passe. Toutefois, lorsque Steinberg et ses collègues ont étudié l'ensemble des trajectoires des photons-1 qui auraient traversé la fente inférieure (selon la polarisation du photon-2), ils ont constaté que certaines des trajectoires semblaient avoir emmené le photon-1 à travers la fente supérieure - et vice versa. Ce sont celles –là ,ces trajectoires surréalistes prédites par Englert et ses collègues.
Toutefois, un examen plus approfondi des données a révélé que ce surréalisme apparent dépendait de l'endroit où le long de la trajectoire des mesures avaient été effectuées. En effet, Steinberg et ses collègues ont identifié des cas où le photon-1 commence sur une trajectoire de la fente inférieure, mais qui se déporte vers le haut dans une trajectoire qui semble provenir de la fente supérieure. En utilisant une technique appelée l'état quantique de positons, ils ont été en mesure de contrôler la polarisation du photon-2 au cours de cette embardée, et ont vu alors sa valeur tourner de l'horizontale (indiquant la fente inférieure) à la verticale (indiquant la fente supérieure). Par conséquent, une mesure sur deux photons à la fin de la trajectoire indique une l fente "mauvaise
Steinberg et ses collègues croient que la déviation des photons se produit grâce à l'interférence quantique qui se manifeste quand ils sortent des fentes. En plus de résoudre le problème -trajectoire surréaliste, l'expérience fournit également une illustration vivante de la façon dont une propriété d'une particule intriquée- la polarisation du photon-2 - peut être affectée par la trajectoire de son partenaire plus lointain.
Rainer Kaltenbaek de l'Université de Vienne décrit le travail comme «une belle expérience qui défie notre pensée quotidienne». Il ajoute qu'il "illustre l'une des questions centrales que l'intrication quantique pose pour les particules Bohmians".
L'expérience est décrite dans Science advances A propos de l'auteur
Hamish Johnston est rédacteur
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MON COMMENTAIRE /Je n’ai pas trouvé l’article de HAMISH JOHNSTON suffisamment explicite et me suis reporté a la publication originale des auteurs .Leurs graphiques m ont été d’un grand secours et je vous les présentent en reprochant à PHYSICS WORLD de ne pas l’avoir fait
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2/TRADUCTION
Fermilab bags a tetraquark
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Particle made of four different quark flavours is a first
Une nouvelle particule qui serait un état lié de quatre différentes saveurs de quarks vient d’etre découverte par les physiciens travaillant sur l'expérience DØ à Fermilab. Appelée X (5568), la particule a une masse d'environ 5568 MeV / C2, et semble contenir des quarks "up" et "bottom", ainsi que des antiquarks "down" et "strange".
Bien que d'autres tetraquarks aient déjà été identifiés, X (5568) est le premier dans lequel tous les quarks présentent des saveurs différentes, ce qui pourrait avoir une incidence sur notre compréhension de la façon dont les quarks interagissent les uns avec les autres. La découverte est également notable parce que X (5568) est produite à un taux beaucoup plus élevé dans les collisions proton-antiproton que prévu.
La particule a été découverte en passant au crible les données acquises par DØ - une expérience qui a fonctionné sur le Tevatron collisionneur proton-antiproton de Fermilab de 2002 à 2011. La signification statistique de la découverte est de 5.1σ, ce qui la place au-dessus du 5σ requis pour une découverte admise comme telle en physique des particules
Les hadrons les plus connus sont les mésons, qui contiennent un quark et d'un antiquark, ou les baryons, qui comprennent trois quarks. Un proton, par exemple, contient deux quarks up et un quark down, tandis qu'un méson BS contient un quark bottom et d'un antiquark strange.
La théorie de la force forte – dite chromodynamique quantique (QCD) - permet à d'autres types de baryons d’exister avec quatre ou plusieurs quarks. Mais faire des calculs en utilisant cette QCD est extrêmement difficile, donc on ne sait pas combien de configurations tetraquarks sont possibles.
Un tetraquark pourrait comprendre quatre quarks qui seraient étroitement liés les uns aux autres ou il pourrait être constitué de deux mésons plus lâchement liés un peu comme dans une structure moléculaire . En effet, la compréhension de ce qui se passe pour ces tetraquarks et pentaquarks fournirait des informations très importantes sur la QCD elle -même.
En 2008, les physiciens travaillant sur l'expérience BELLE au Japon avaient découvert un tétraquark avec une masse de 4430 MeV / C2. La découverte a été confirmée en 2014 par l'expérience LHCb au CERN, qui a été en mesure de détecter la particule avec une signification statistique supérieure à 13σ. Ensuite, en 2015, les physiciens de LHCb ont découvert que cinq quarks pouvaient être liés ensemble pour former des pentaquarks.
Jusqu'à la découverte de X (5568), tous les tetraquarks et pentaquarks connus contenaient une paire quark / antiquark charm. Cela a conduit certains physiciens à spéculer qu’un « charmonium »- un état lié d'un quark charme et d’un antiquark charm – créait un «noyau» autour duquel tétraquark et pentaquarks pouvaient se former. Le fait que X (5568) ne contient pas de paires quark / antiquark de la même saveur, suggère que ce charmonium ne détient pas la clé pour comprendre la formation de tetraquarks.
Un autre aspect intéressant de la découverte du X (5568), selon Tim Gershon de l'Université de Warwick, est la vitesse à laquelle il est produit dans les collisions proton-antiproton. La particule semble être produite à un taux qui est de plusieurs ordres de grandeur plus élevé que prévu, et Gershon estime qu'il est très important que le résultat soit confirmé par d'autres expériences.
Gershon, qui travaille sur LHCb et n'a pas participé à DØ, dit à Physicsworld.com que la collaboration LHCb est maintenant à la recherche( par le biais de ses données sur les collisions) des preuves de l’existence de X (5568). Il ajoute que cette dernière découverte montre que l'étude des particules exotiques comme tétraquark et pentaquarks restera une région riche pour l'avenir pour des expériences comme LHCb.
X (5568) est décrite dans une prépublication sur arXiv.A propos de l'auteur :Hamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld
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MON COMMENTAIRE/ J’imagine ce que certains de mes commentateurs vont me dire sur la réalité si fugace de ces tetraquarks et ces pentaquarks !Mais pour le moment , je me contente d’enregistrer les résultats de manips et de réfléchir à leur extrapolation a l’astrophysique ….Pourquoi serait –il impossible qu’à la place d’étoiles à neutrons il ne se produise pas des étoiles à quarks , en invoquant par exemple la contribution de quarks strange …..Et en poussant cette hypothèse , pourquoi un trou noir ne mènerait il pas , lors de la catastrophe gravitationnelle stellaire l’ayant créé , la valeur de sa densité jusqu’au stade extrême d’ un condensat de quarks ? Lire la très riche confrontation du Forum en anglais
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3 TRADUCTION
Where to look for signals from alien astronomers with a good view of Earth
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Zoning in on a narrow band of sky where Earth's transits across the Sun can be detected
Des civilisations extraterrestres peuvent être à la recherche de signes de vie sur des planètes lointaines en utilisant les mêmes techniques que celles que nous employons dans notre recherche de la vie extraterrestre. Tel est le concept clé qui sous-tend la proposition d'un duo de physiciens, qui veulent faire en sorte que nous ne manquions pas le signal possible des observateurs extraterrestres qui seraient en train d’essayer de nous contacter. Les chercheurs disent que nous devrions rechercher des signaux de civilisations extraterrestres qui pourraient, antérieurement avoir repéré la Terre lorsqu ‘elle passe devant le Soleil et avoir réalisé que ce pourrait être un monde habitable. L'équipe a identifié un petit groupe d’étoiles dans le ciel à partir de laquelle la Terre pourrait être facilement détectée, et suggère que nous devrions chercher des signaux provenant de cette région.
Au cours de la dernière décennie, les astronomes ont découvert plus de 2000 exoplanètes – celles situées sur des orbites d'étoiles autres que le Soleil - avec quelques milliers d'autres candidats possibles d’exoplanètes. La plupart de ces exoplanètes ont été détectées par le télescope spatial Kepler de la NASA en utilisant une technique de détection indirecte connue sous le nom de méthode de transit. Kepler regarde de petites mais régulières décroissances dans l'intensité de la lumière d'une étoile, causée par une planète ou d'un système de planètes lorsqu ‘ ils passent entre l'étoile et la Terre. Une technique similaire, appelée spectroscopie de transit, a permis aux astronomes d'étudier les atmosphères de planètes extrasolaires qui pourraient contenir des indices sur la vie interne ,si faire se peut ….
Actuellement , Ralph Pudritz de l'Université McMaster au Canada, en collaboration avec René Heller de l'Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire en Allemagne, ont concentré leur attention sur la Terre en présumant que les observateurs extraterrestres, en adoptant également la même méthode de transit, avaient peut-être déjà détecté la Terre. "Le point fondamental est que le moyen le plus simple pour détecter la présence d'une planète en orbite autour d'une étoile est de détecter la diminution périodique de la lumière de l'étoile lorsque la planète traverse l'ensemble de son disque. Si vous mesurez la baisse en pourcentage de la lumière d'une étoile et observez que ceci se répète régulièrement, alors les chances sont bonnes pour que la lumière soit bloquée par une planète qui tourne autour de l'étoile. Cela vous indique également que vous êtes assez chanceux pour être dans le plan orbital de la planète autour de cette étoile, "explique Pudritz, qui est également le directeur fondateur de l'astrobiologie et du programme interdisciplinaire Origines de vie à McMaster.
Selon le duo, les projets à grande échelle qui espèrent capter un signal à partir d'un exo Monde - comme la Breakthrough Ecouter initiative - devraient se concentrer sur la «zone de transit» de la Terre. Celle –ci est la région dans le ciel à partir de laquelle un observateur pouvait voir la Terre quand elle transite moins de la moitié d'un rayon solaire à partir du centre du disque solaire. Les éventuels systèmes exoplanétaires qui pourraient apprécier un tel point de vue sont tous situés dans une petite bande dans le ciel qui est définie par la projection de l'orbite de la Terre autour du Soleil (l'écliptique) sur la sphère céleste.
Un observateur pourrait essentiellement voir seulement un effet de gradation s'ils sont dans cette zone. "Il faut être très proche du plan médian de cette zone orbitale comme il est indiqué sur le schéma [voir ci-dessus]," dit Pudritz, ajoutant que "les différents observateurs de la galaxie verraient cela à différents moments de l'année de la Terre lorsque le Soleil, et la Terre avec , se déplacent à travers leurs cieux nocturnes ".
Bien que cette zone de transit équivaut à seulement environ deux millièmes de l'ensemble du ciel observable , elle est riche en étoiles d'accueil pour de tels systèmes planétaires. En effet, il y a environ 100.000 systèmes, dont chacun pourrait inclure des planètes ou des lunes habitables, selon le duo. Les chercheurs ont dressé une liste de 82 à d ‘ étoiles comme le Soleil- et à proximité qui répondent à leurs critères. Ce catalogue peut maintenant servir comme liste immédiate de cible pour les initiatives SETI. L'équipe dit que si l'une de ces planètes accueille des observateurs intelligents, ils auraient déjà pu identifier la Terre comme habitable, et auraient décidé que notre planète est un monde rocheux qui vaut un sondage. De plus, nous pourrions recevons leurs émissions aujourd'hui.
Certains de ces exo Mondes qui se trouvent dans notre zone de transit pourraient également être détectés par le Planetary Transits de l'Agence spatiale européenne et par la mission Oscillations des étoiles (PLATO), prévue pour 2024. "PLATO peut même détecter les transits de planètes extrasolaires, dont les habitants possible seraient en mesure de voir la Terre en transit devant le Soleil ", ajoute Heller, qui fait également partie de la mission. "Un tel projet offrirait la possibilité d'étudier les planètes les uns des autres avec la méthode de transit."
Pudritz et Heller dit à Physicsworld.com que leur recherche a développé "une idée importante sur la façon dont nous pourrions construire pendant des décennies une recherche SETI de valeur pionnière en employant une stratégie de recherche potentiellement plus puissante pour détecter la transmission à partir de sources extraterrestres intelligentes".
Le travail sera publié dans Astrobiology (doi: 10,1089 / ast.2015.1358).A propos de l'auteur
Tushna Commissariat est journaliste pour physicsworld.com
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MON COMMENTAIRE / Pudritz et Heller se donnent le beau role : voilà ce que nous calculons , a vous maintenant messieurs les radioastronomes de scruter le ciel et de découvrir les signaux intelligents qui nous en viennent !
Jeu de briques
Snake
Pacman
Bubble