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Le Monde selon la physique ( PHYSICS WORLD MARS 2016 ) 1ère partie

Publié le 23 mars 2016 par 000111aaa

Comme il ne m’est pas autorisé plus que quelques mots d’anglais par ci par là  , je vous propose pour le mois de Mars  une première partie  de 4 traductions entières  et  un seul résumé

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Le  Monde selon la physique  (  PHYSICS WORLD MARS 2016 ) 1ère partie

P-wave interactions accidentally spotted in ultracold atoms

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Serendipitous measurement opens the door to new physics

 TRADUCTION /Des interactions de  P-ondes accidentellement repérées dans des atomes ultrafroids

Une mesure effectuée dans des conditions expérimentales «mauvaises» vient  de donner à des physiciens au Canada et en Chine un aperçu inattendu de la façon dont les atomes interagissent les uns avec les autres dans des gaz ultrafroid.

Scott Smale  était un  nouvel étudiant  en doctorat  au  laboratoire de Joseph Thywissen à l'Université de Toronto, quand il a recueilli  les données  spectroscopiques  d'un ensemble d'atomes de potassium piégés qui avaient été accidentellement mis à interagir les uns avec les autres via un processus de  p-ondes, processus  où les atomes ne peuvent pas entrer en collision frontale. C’était une erreur parce que la sagesse conventionnelle veut que les interactions p-ondes rendent  les atomes très difficile à piéger, et l'ensemble aurait  dû  très rapidement  se disperser avant  que Smale ait pu  voir  quoi que ce soit. Au lieu de cela, il d est montré  capable de mesurer des caractéristiques très distinctes d'un gaz dominé par les interactions p-ondes, ce qui lui et ses collègues se sont  alors  mis  à étudier beaucoup plus en détail.

«La Nature nous a surpris», dit Thywissen. «Il y avait un beau signal spectroscopique d'un nouveau genre  et  qui était due à des interactions de type  p-ondes."

Ces interactions P-ondes se produisent lorsque deux particules entrent en collision sous un  angle oblique. Si la force entre les atomes est attractive , les atomes peuvent devenir liés entre eux  et  dans un état quantique avec  un moment angulaire orbital.

Pour mieux comprendre ce qui se passait dans l’ expérience, l'équipe de Toronto a uni ses forces avec les théoriciens de l'Université de Hong Kong Shizhong Zhang et Zhenhua Yu de l'Université Tsinghua. Les chercheurs ont défini les collisions entre les atomes en termes de deux paramètres  de "contact". Cette description est différente de celle d'un gaz ultra froid, pour lequel les collisions sondes  s-frontales dominent et où un seul paramètre de contact est nécessaire pour décrire la pression due à une collision.

Les chercheurs ont ensuite mesuré les valeurs des paramètres de contact à l'aide d'une technique appelée spectroscopie dynamique, ce qui leur a permis de préparer et de sonder les atomes plus rapidement que ce qui avait été fait dans le passé. «Nos observations durent moins d'une milliseconde," dit Thywissen. "Des études antérieures cherchaient des propriétés nécessitant  une observation plus longue. Cela nous a permis d’apercevoir quelque chose avant que les dissipations ne  deviennent trop importantes."

L'étude a porté sur deux scénarios expérimentaux différents. Dans le premièr, les ondes radio ont été tirées sur le gaz,  ce qui a mené une partie des atomes de transition vers un état atomique qui ne réagit pas par collisions p-ondes. Une analyse minutieuse du taux de transition en fonction de la fréquence radio appliquée donne les valeurs  pour les deux paramètres de contact. Le deuxième scénario implique la coupure du champ magnétique de piégeage en permettant au gaz de s’ expanser  pendant plusieurs microsecondes. La distribution d'impulsion des atomes est alors mesurée et des valeurs pour les paramètres de contact ont été tirées de ces données.

Les physiciens savaient déjà que les interactions par  p-ondes jouent un rôle important dans la superfluidite  de  l’hélium-3, qui se produit à des températures ultra froides quand des atomes fermioniques  d’hélium-3  deviennent liés par paires p-ondes. Ces paires sont des bosons, qui peuvent ensuite se condenser en  un superfluide. L'appariement p-ondulatoire des électrons est également soupçonné de  jouer un rôle dans la supraconductivité de certains matériaux, mais les preuves pour cela restent très sommaires.

Les gaz d'atomes ultrafroids  piègés offrent aux  physiciens une façon d'étudier comment les interactions entre les atomes ou avec  des électrons conduisent à des phénomènes tels que la supraconductivité et la superfluidité. En effet, la force des interactions entre les atomes  ultrafroids peut être «composée» par le réglage des champs magnétiques qui sont utilisés pour piéger le gaz.

L'équipe est maintenant  en train de concevoir de nouvelles expériences pour acquérir une meilleure compréhension des interactions p-ondes. Selon  l’équipier Chris Luciuk, faire  face à la perte d'atomes pour  garder le gaz froid  ensemble pour un temps plus long reste toujours un défi majeur. Les options pour stimuler la durée de vie du gaz comprennent celles de  confiner les atomes  en deux dimensions et à l'aide d'un laser, ainsi qu’avec des champs magnétiques pour affiner les interactions. «Idéalement, nous pourrions envisager pour l'appariement des ondes p conduisant à la condensation", a déclaré Luciuk  à physicsworld.com.

La recherche est décrite dans Nature Physics.

A propos de l'auteur Hamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.com

  MON COMMENTAIRE / Voilà quelque chose  de paradoxal  auquel la mécanique quantique doit  habituer MONSIEUR  SIMPLE QUIDAM  :les électrons n’obéissent pas à l’image de corps ponctuels orbitant autour de leur  noyau   tels les planètes autour du soleil ….Tout ce qu’ on peut espérer trouver à la place c’ est l’onde stationnaire du niveau s ,p etc les décrivant ….. Et pourtant   notez que ces manips marquent une différence intéressante , dans les processus de condensation à très basse température  , entre les chocs   frontaux  et les chocs ( ou « effleurements » ) latéraux ….. Nous avons donc encore beaucoup à apprendre avec les mises en œuvre de  ces condensations  et leur caractérisation …..

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Le  Monde selon la physique  (  PHYSICS WORLD MARS 2016 ) 1ère partie

Tapping into graphene-oxide's antibacterial properties to fight infections

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Material can cut bacterial membranes acting as a "nano-knife"

2/RESUME/Puiser dans les  propriétés antibactériennes  du  graphène-oxyde pour lutter contre les infections

L’ oxyde de graphène possède des propriétés antibactériennes et antifongiques et est efficace contre quatre agents pathogènes humains importants, selon une équipe de physiciens et biotechnologistes en Italie.  Le revêtement  d’instruments et dispositifs médicaux par ce matériau à base de carbone pourrait aider à réduire les infections, en particulier après une opération, ainsi que réduire l'utilisation des antibiotiques et la résistance aux antibiotiques….

Une feuille de graphène ? C ’est un atome d'épaisseur d'atomes de carbone, avec de nombreuses propriétés uniques. L’oxyde de graphène est un matériau stratifié en feuilles de graphène avec des groupements  oxygénés telles que époxyde et carboxyle et des groupes hydroxyle sur sa surface. Il est facile et pas cher à fabriquer par oxydation du graphite, et peut être mélangé avec des polymères différents pour ajuster ses propriétés.

Bien que ce  ne soit pas la première fois que les propriétés antimicrobiennes du  graphène-oxyde aient été rapportées, les chercheurs, qui étaient basés à l'Université catholique du Sacré-Cœur et à l'Institut des systèmes complexes à Rome, disent que les résultats précédents avaient été contradictoires. A la place , ils ont  visé  à analyser la façon dont la taille et la concentration des feuilles de graphène oxyde affectait  son action antimicrobienne. Le chercheur principal Valentina Palmieri explique que l'efficacité antimicrobienne de graphène-oxyde "dépend de sa taille, de l'exposition bactérienne à la matière et d'autres considérations expérimentales".

L'équipe a examiné l'effet de l'oxyde de graphène sur trois bactéries: Staphylococcus aureus et Enterococcus faecalis, qui à la fois provoquent diverses infections opportunistes et nosocomiales, et Escherichia coli, qui peuvent causer une intoxication alimentaire grave. Ils ont constaté que les feuilles de 200 nm d'oxyde de graphène dans une solution d'eau  ont tué environ 90% de S. aureus et E. faecalis et environ 50% de E. coli en moins de deux heures. L’oxyde de graphène a été efficace contre les bactéries, même à des concentrations inférieures à 10 pg / ml.  Ces feuilles de graphène-oxyde peuvent couper les membranes bactériennes agissant comme un nano-couteau, envelopper les bactéries comme une couverture arrêtant leur croissance, ou oxyder les composants cellulaires bactériens," dit Palmieri. L'équipe a également constaté que l'oxyde de graphène était efficace contre le champignon Candida albicans, qui provoque des infections fongiques opportunistes

 Mo commentaire :Il faut être passé par des salles d’opération pour y apprécier l’usage des produits antimicrobiens  .. Donc analyser et comparer  les  mérites de cette nouvelle application POSSIBLE  du graphène ….

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3 :

 
Le  Monde selon la physique  (  PHYSICS WORLD MARS 2016 ) 1ère partie

Shor's algorithm is implemented using five trapped ions

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Quantum-computing scheme could be scaled-up to perform practical calculations

RESUME/L'algorithme de Shor est  mis en œuvre  en utilisant cinq ions piégés

  Un ordinateur quantique  résumé à  cinq ions piégés a été utilisé par des physiciens en Autriche et aux États-Unis pour mettre en œuvre l'algorithme de factorisation Shor. Bien que le système ait effectué la tâche triviale de la mise en facteurs du nombre 15, les chercheurs affirment qu'il pourrait être  porté à  une autre échelle pour une factorisation  de nombres  beaucoup plus grands.  Ceci  est la première implémentation de l'algorithme de Shor dans lequelle la connaissance préalable des facteurs n'a  pas été utilisée  pour simplifier la procédure du calcul.

Ceux d’entre nous qui se rappellent de leur cours d’arithmétique  ont mené   à l’école des calculs du PGCD ( le plus grand commun diviseur ) d un nombre  .Ils se rappellent alors peut-être  qu’ il s’agit de trouver  pour un nombre entier  N  tous les nombres  premiers qui le divisent .Par exemple 15 est divisible par 1 ,3 ,5 et 15 .Ceci est très important en cryptographie  car les clefs sont constituées avec de tels nombres   , et  on LES  choisit  les plus grands possibles  pour déjouer les déchiffrement   des codes par les  hackers.Mais plus ils sont grands , plus cela prend du temps !

En 1994, Peter Shor a réalisé qu'un ordinateur quantique pourrait être beaucoup plus efficace pour  la factorisation de  ces grands nombres qu’un ordinateur classique. A l ‘école nous avons appris l algorithme d’EUCLIDE   par divisions successives … L'algorithme de factorisation Shor commence   lui en utilisant les mathématiques pour transformer le problème de la factorisation d'un nombre N grand  en  problème pour  trouver la période d'une fonction qui décrit une séquence de nombres. Ensuite, un ordinateur quantique calcule la période en utilisant une transformée de Fourier quantique …. l'algorithme de Shor est probabiliste : il donne la réponse correcte avec une haute probabilité….

Ce dernier travail a été  mené par Thomas Monz et ses collègues de l'Université d'Innsbruck, et Isaac Chuang et de l'équipe du Massachusetts Institute of Technology. En utilisant cinq ions calcium-40 piégés comme qubits, la collaboration a utilisé la version Kitaev de l'algorithme de Shor

MON COMMENTAIRE /Je répète pour la nième fois qu’ un ordinateur quantique commercial n’est pas prêt de se faire    et qu’il s’agit par conséquent de travaux très précurseurs…..

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4 :

Le  Monde selon la physique  (  PHYSICS WORLD MARS 2016 ) 1ère partie

New forensic shoeprint system relies on total internal reflection

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Imaging technology does away with ink and paper

 Traduction :Nouveau système d'impression légale  de chaussure reposant  sur une réflexion interne totale

Il n'y a aucune branche de la science de détective qui soit aussi  importante et  pourtant tellement négligée que  l'art  de traçage  des empreintes de pieds ! », dit le détective fictif Sherlock Holmes. Et précisément , les chercheurs britanniques ont mis au point une méthode nouvelle et  potentiellement plus rapide, moins coûteuse et meilleure  pour l'enregistrement  d’empreintes de chaussures de suspects en garde à vue pour comparaison  avec  les  empreintes trouvées sur les lieux de crime.

Étant donné que seul un nombre limité de modèles de chaussures est disponible, toute  empreinte de chaussures  est  moins distincte  que les empreintes digitales ou  les traces d'ADN. Cependant, le physicien James Sharp de  l'Université de Nottingham explique que ces empreintes  peuvent souvent être reliées à un élément spécifique des chaussures. «Notre démarche détermine la façon dont nous portons et appuyons sur nos chaussures , ce qui va donner une tendance quelque peu distincte lorsque nous aurons mis notre pied sur une surface. En outre, des choses comme des entailles et des coupures sur la surface d'une semelle de chaussure peuvent être utilisées pour identifier un morceau particulier de chaussures ".

Le processus d'identification d’empreinte classique   implique qu’une personne visée   mette   les chaussures en question ,  debout sur un tampon de colorant imprégné, avant de monter sur un morceau de papier. L'image résultante est numérisée et imprimée. Quelqu'un regarde l'image manuellement et la compare avec une photographie prise sur la scène du crime. Ce processus est un travail intensif et, en raison du coût élevé des plaquettes de colorants et de papier sensibilisé, coûteux. Il faut aussi du temps - une denrée précieuse si la police a un suspect en garde à vue.

Pour améliorer la façon dont sont prises  les empreintes de chaussures  Sharp et  l’étudiant de premier cycle Jemma Needham ont développé une technique alternative qui implique  que le sujet  soit debout sur une surface de verre et  bascule ses pieds en arrière et en avant  pour simuler le mouvement de la marche. Le verre est éclairé depuis le côté par des diodes électroluminescentes de telle sorte que, lorsque le verre est en contact avec l'air, l'éclairement est supérieur à l'angle critique pour la réflexion interne totale. Cela signifie que la lumière est réfléchie en douceur sur les surfaces internes du verre et ne ressort pas de la partie supérieure ou inférieure de la feuille de verre. Cependant, les polymères de chaussures à semelles ont des indices de réfraction beaucoup plus proches de celle du verre. Cela signifie que lorsque une semelle de chaussure est en contact avec la surface, la lumière échappe à la semelle, puis se disperse vers le bas et se dégage de la surface inférieure du verre. Une webcam  est utilisée pour enregistrer   images numériques de la zone de contact quand il ya simulation  avant et  arrière.

"Il m a été dit par ceux qui savent que les images que nous collectons ainsi  sont bien meilleures  que ce qu'ils ont habituellement », dit Sharp.

L’expert en imagerie  fonctionnelle Nigel Allinson de l'Université de Lincoln affirme que le travail est "une invention intéressante, mais pas révolutionnaire», en soulignant que des techniques similaires sont déjà utilisées dans certains lecteurs d'empreintes digitales numériques. Il croit aussi que l'utilisation d'une webcam ne  fournira pas  une image avec une résolution suffisamment élevée. "Pour cela, vous avez besoin d'un appareil photo reflex décent de  qualité [sous le verre] avec une lentille à longueur focale assez longue de sorte que vous ne recevrez pas de distorsion», dit Allinson. "Cela va faire une grosse boîte  …Ce qui est un peu irréaliste."

Le système d'imagerie est décrite dans les rapports scientifiques.

A propos de l'auteur :Tim Wogan est un écrivain de science basée au Royaume-Uni

 MON COMMENTAIRE / Qu’un montage optique habile  puisse remplacer   des papiers buvards particuliers  , ma foi , si  SHERLOCK HOLMES  y gagne en heures et en économie de budget  pourquoi pas !!!!!

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5 :

Le  Monde selon la physique  (  PHYSICS WORLD MARS 2016 ) 1ère partie

Simple interactions cause micro-organisms to follow the crowd

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Model explains how groups of cells move towards chemicals even when single cells do not

TRADUCTION  DES INTERACTIONS SIMPLES  FORCENT DES MICRO ORGANISLMES A SUIVRE LA FOULE !

Un modèle simple qui explique pourquoi des groupes de quelques cellules vivantes peuvent  se déplacer en réponse à certains produits chimiques - même lorsque les cellules individuelles ne répondent pas  d’elles mêmes   – vient d’être  dévoilé par des physiciens aux États-Unis. Leur modèle de «l'orientation collective» pourrait fournir des informations importantes sur le rôle du mouvement cellulaire dans les organismes multicellulaires et même aider les scientifiques à comprendre comment les tumeurs cancéreuses se  forment et se propagent.

La chimiotaxie est le processus par lequel les cellules se déplacent dans le sens d'une modification de la concentration d'une substance chimique dans l'environnement local. Elle joue un rôle crucial dans la fonction de certains micro-organismes, permettant aux petites créatures de se déplacer par exemple  vers les régions avec une forte concentration de nourriture. La chimiotaxie joue également un rôle important dans le développement des organismes multicellulaires, en veillant à ce que différents types de cellules se déplacent à des endroits appropriés pour former des tissus et des organes. L'apparition de certaines tumeurs cancéreuses est censée impliquer la chute  de certains  processus chimiotactiques normaux dans le corps.

Alors que certaines cellules subiront cette  chimiotaxie  en tant que  cellules individuelles isolées, d'autres tels que les lymphocytes se déplacent seulement quand elles s font partie d'un petit groupe – c’est  quelque chose qui a longtemps intrigué les biologistes. Mais , Wouter-Jan Rappel et ses collègues de l'Université de Californie, San Diego, et  de l'Université Rice  viennent de créér un modèle de chimiotactisme qui explique comment les cellules individuelles peuvent travailler ensemble pour répondre à un gradient de  concentration chimique.

Les observations en laboratoire suggèrent que lorsque les cellules se rapprochent les unes des autres  , elles s ont tendance à  garder un écart  entre elles  -  c’est un effet appelé «inhibition de contact en  locomotion" (CIL). Dans le modèle, l'équipe  règle la force de l'interaction CIL  pour être  proportionnelle à la concentration d'une substance chimiotactique. En d'autres termes, les cellules s’écartent  les unes des autres plus rapidement à des concentrations élevées de produits chimiques qu'elles  ne le font à faibles concentrations. L'équipe a ensuite utilisé le modèle pour simuler le mouvement de cellules en grappes rigides - dans lequel les cellules sont coincés les unes aux autres, mais essaient de séparer - et en  grappes non-rigides dans lesquelles les cellules peuvent  se mettre à l’écart …..

Dans le cas d'une grappe rigide constituée de seulement deux cellules, les cellules veulent se déplacer loin l’une  de l'autre. Cependant, la cellule qui se trouve dans la zone de la plus haute concentration chimique va etre celle qui tire le plus dur et donc les deux cellules se déplaceront  dans la direction de concentration la  plus élevée. Ce scénario est également valable pour les clusters  (amas)rigides plus grands, et le modèle suggère que la vitesse de chimiotactisme augmente avec le nombre de cellules dans le cluster - mais sature pour  une valeur maximale quand il y a environ 60 cellules. L'équipe a également constaté que la vitesse de chimiotactisme dépend de la forme de la grappe, ainsi que son orientation par rapport au gradient de  concentration chimique.

L'équipe a également examiné les clusters non-rigides de cellules dans lesquelles les cellules sont plus faiblement liés et peuvent se déplacer par rapport les unes par rapport aux autres   ou même se libérer de la grappe. Bien que les clusters non-rigides ont également tendance à se déplacer vers la région de forte concentration chimique, la chimiotaxicité a été plus lente comparée à  celle des   grappes rigides. Les simulations ont également suggéré que les grappes non-rigides peuvent  se briser au fil du temps.

Les résultats des simulations sont d'accord avec des études de laboratoire de certaines cellules chimiotactiques telles que les lymphocytes, qui montrent que la chimiotaxie est la plus forte pour les grands groupes. Les études d'autres organismes, cependant, ne montrent aucun lien entre la force de la chimiotaxie et la taille du cluster. L'équipe est maintenant capable d affiner son modèle pour essayer de le rendre applicable à un large éventail de comportements de chimiotaxie.

Le modèle est décrit dans Physical Review Letters. A propos de l'auteur

Hamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.com

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 MON COMMENTAIRE /  Le panurgisme  des cellules vivantes  , en groupe plus ou moins grand ou compact ,   lorsqu’elles sont attirées par quelques attracteurs chimiques  peut être un sujet d’étude intéressant   pour la compréhension des phénomènes d’œdèmes ou au contraire d auto  rejets

 A suivre


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