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Le Monde selon la physique ( PHYSICS WORLD Mars 2016 fin )

Publié le 29 mars 2016 par 000111aaa

13 : L ‘Origami-inspire des formes et des changements sur commande

Le  Monde selon la physique  (  PHYSICS WORLD Mars 2016 fin )

Origami-inspired metamaterial changes shape and stiffness on command

Structure could have a range of applications, from architecture to medicine

"Une maison qui pourrait tenir dans un sac à dos ou un mur qui pourrait devenir une fenêtre grâce à la chiquenaude d'un interrupteur" !!!! Ceux  ne sont que deux objets fantastiques qui pourraient être faits à partir d'un nouveau métamatériau auto-pliable - selon ses inventeurs à l'Université de Harvard . Inspiré par l'origami, le matériel va apparaître et se  rabattre sur commande, et pourra changer à la fois sa forme et sa rigidité. D'autres applications possibles pour le nouveau matériel comprennent des toits rétractables et les implants médicaux.

Le métamatériau a été développé par une équipe dirigée par Katia Bertoldi, James Weaver et Chuck Hoberman. Il a été inspiré par la  "snapology", qui est un type d’origami qui utilise des unités modulaires de papier plié pour créer des objets plus grands. Dans la nouvelle approche, chaque cellule unitaire est un losange extrudé qui a des poches d'air gonflables le long de trois de ses bords (voir la vidéo sur le site anglais ). Quand une poche d'air est mis en pression ,  un bord de la cellule unitaire  tente de se de plier à plat. En mettant sous pression les différentes combinaisons de poches, la forme de la cellule unitaire elle-même peut être modifiée.

Pour créer son métamatériau, l'équipe combine  64 cellules unitaires (chacun d'environ 4 cm de diamètre) pour faire une grande structure cubique. Le contrôle de la forme de la structure a été obtenu en divisant les poches d'air en trois sous-ensembles. Les  poches dans un sous-ensemble sont reliées entre elles  de sorte qu'elles puissent être activés en utilisant la même source d'air comprimé.

Il fonctionne à partir l'échelle nanométrique jusqu’à l'échelle métrique, et pourrait être utilisé pour faire quoi que ce soit à partir de stents chirurgicaux jusqu’ aux dômes de pop-up portables pour les secours en cas de catastrophe

Une caractéristique importante de  ce métamatériau est que sa rigidité change tandis qu’ il change de forme. Par conséquent, le même métamatériau pourrait avoir un certain nombre d'utilisations différentes. Alors que l'air comprimé est utilisé pour activer leur métamatériau, les chercheurs affirment que les systèmes thermiques, électriques et hydrauliques pourraient également être utilisés. Weaver ajoute que le système de contrôle pourrait être intégré dans le métamatériau, qui pourrait conduire à la création de «structures transformables facilement déployables».

"Ce système structurel a des implications fascinantes pour l'architecture dynamique, y compris des abris portables, des  façades adaptatifs et des  toits rétractables," dit Hoberman. "Alors que les approches actuelles de ces applications reposent sur la mécanique standard, cette technologie offre des avantages uniques tels que la façon dont elle  intègre la surface et de la structure, sa simplicité inhérente à la fabrication, et sa capacité à se plier à plat

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Mon commentaire : il est bon que je rappelle qu il s’agit de polyéthylène téréphtalate  déplié  ( donc combustible )

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14 : Le CERN  ne confirme pas la découverte d’un tetraquark

Le  Monde selon la physique  (  PHYSICS WORLD Mars 2016 fin )

CERN fails to confirm Fermilab tetraquark discovery

8 comments

X(5568) does not appear in proton–proton collisions at LHCb

Une analyse préliminaire des données prises par la collaboration LHCb au CERN laboratoire physique des  particules jette un doute sur la demande récente des physiciens sur l'expérience D0 à Fermilab aux États-Unis qu'ils auraient découvert une particule exotique contenant quatre quarks. Surnommé X (5568), le tétraquark était censé contenir quarks "up" et "bottom", ainsi que antiquarks down et "étranges". Les quarks normalement  se regroupent par paires pour former  desmésons ou par  trois pour  faire  des baryons.

La nouvelle particule a une masse de 5568 MeV / c2 et a été trouvée dans les données sur les collisions proton-antiproton prises sur neuf ans par D0, qui a couru sur le collisionneur Tevatron maintenant défunt. Dans un document soumis à Physical Review Letters et affiché sur le serveur arXiv en Février, la collaboration D0 a identifié le tétraquark avec une signification statistique de 5.1σ. Qui est supérieure à la 5σ qui est normalement requise pour une découverte en physique des particules.

Plutôt que de repérer  X (5568) particule elle-même, cependant, les physiciens D0  ont identifiés  des paires de mésons B et des mésons pi qui sont créés lorsque X (5568) se désintègre. Ils ont repéré un excès de 133 de ces paires au-dessus du niveau de fond attendu. Chaque paire avait une énergie totale d'environ 5,568 MeV, ce qui correspond à la masse de  ce  tétraquark supposé

Comme X (5568) devrait également être produit dans les collisions proton-proton sur le Grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN. L'expérience LHCb - qui est conçue pour détecter les mésons B – était  dans une position idéale pour étudier ce  nouveau  tétraquark. Malheureusement, cependant, les physiciens travaillant sur LHCb n’ont trouvé aucune preuve pour X (5568), en dépit d'avoir analysé 20 fois plus d'événements BS mésoniques que l'avait fait l'équipe D0.Les tétraquark sont d'un grand intérêt pour les physiciens des particules . La théorie de la force forte - chromodynamique quantique (QCD) - permet à d'autres types de baryons exotiques avec quatre quarks (un tétraquark) ou cinq quarks (un pentaquark). Mais faire des calculs en utilisant  la QCD est extrêmement difficile, donc on ne sait si  les configurations de tétraquark ou pentaquark sont possibles.

X (5568) est particulièrement intéressante car elle contient quatre saveurs distinctes de quark et antiquark. Ceci est différent de tous les autres tétraquark et pentaquarks connus, qui contiennent tous une paire quark / antiquark de charme. Cela a conduit certains physiciens à spéculer que charmonium - un état lié d'un quark charme et antiquark - crée un «noyau» autour duquel tétraquark et pentaquarks peuvent se former.

L'analyse LHCb est décrite dans une note de la conférence sur le site web du CE

MON COMMENTAIRE /Le Fermilab est-il a ce point pressé de tout avoir découvert avant le  CERN ?voilà un exemple ou la statistique à 5 écarts types n’a pas été confirmée !

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15

Le  Monde selon la physique  (  PHYSICS WORLD Mars 2016 fin )

Medical imaging could benefit from new X-ray detector

Boost in sensitivity could reduce radiation exposure during CT scans

  DE MEILLEURS DETECTEURS DE RAYONS X 

Un nouveau détecteur très sensible de rayons x  qui pourrait être utilisé pour l'imagerie médicale a été construit par des chercheurs aux États-Unis, les Pays-Bas et en Chine. Les chercheurs prévoient que le détecteur permettra  des images à rayons X prises  en utilisant des doses plus faibles de rayonnements ionisants, et les risques de cancer donc plus petits pour le patient et le personnel

Les rayons X sont extrêmement utiles pour le diagnostic médical et le suivi du traitement, car ils sont très pénétrants, en passant à travers la peau et des tissus mous pour révéler les os et les tissus profonds. Cependant, les rayons X passent facilement à travers les matériaux utilisés dans les détecteurs, ce qui rend ces dispositifs inefficaces. En conséquence, les protocoles de diagnostic sophistiqués tels que  les positons calculés- (TDM) impliquent des doses relativement élevées de rayons X pour acquérir des images de haute qualité - et ces doses comportent un risque de cancer connu. La réduction de la dose de rayonnement en développant détecteurs de rayons X plus sensibles est donc un domaine très actif de recherche en physique médicale.

Quand un photon de rayons X passe à travers un détecteur à base de semi-conducteurs, il génère des paires électron-trou. Une tension appliquée à travers le volume de détection provoque des électrons et des trous positifs qui se déplacent dans des directions opposées. En mesurant le courant résultant, on peut calculer l'intensité du rayonnement frappant le détecteur. Les modernes détecteurs de rayons X utilisent normalement le sélénium amorphe en tant que matériau de détection. Jinsong Huang de l'Université de Nebraska-Lincoln dit que  de tels dispositifs sont faciles à fabriquer à grande échelle et à intégrer dans les circuits de silicium, mais que  leur sensibilité est limitée par l’ absorbance relativement faible des rayons X  par du sélénium

L'absorption des rayons X d'un atome est proportionnelle à la quatrième puissance de son numéro atomique (Z). Par conséquent, les minéraux à  pérovskite contenant le plomb  (Z = 82) sont extrêmement bons absorbeurs. En 2015, Wolfgang Heiss de l'Université Johannes Kepler de Linz et ses collègues a dévoilé un détecteur de rayons X basé sur un film mince de perovskite  en solution.. Malheureusement, les films les plus épais qu'ils  pouvaient produire étaient seulement  de 60 um d'épaisseur - trop mince pour arrêter les rayons X à haute énergie utilisés en imagerie médicale. En outre, ces films ont été poly cristallins, ce qui signifie que les électrons et les trous avaient tendance à se recombiner aux joints de grains. Dans la même année, cependant, plusieurs groupes de recherche ont développé des techniques pour produire des films en  pérovskite minces monocristal lins en  solution.

Dans cette dernière recherche, Huang et ses collègues ont utilisé une version modifiée d'une telle technique pour produire des  détecteurs monocristallin à rayons X  de 2-3 mm d'épaisseur  en pérovskite  tribromure méthylammonium de plomb. Ceux-ci ont  la durée de vie et  mobilités de charge beaucoup plus élevées que les matériaux précédents, ce qui permet aux électrons et des trous  de s’ extraire avec seulement une 100ème de la tension appliquée. Cette propriété est importante parce que l'augmentation de la tension augmente également le «courant d'obscurité", qui contamine le signal.

Les chercheurs disent que leurs nouveaux détecteurs sont quatre fois plus sensibles que les détecteurs de sélénium amorphe, et sont donc en mesure de détecter les signaux de rayons X les plus faibles. Cependant, Huang explique que le détecteur ne suffit pas encore pour l'imagerie médicale, car les applications pratiques nécessitent un réseau de détecteurs plutôt qu’ un seul appareil.

Heiss convient que la technologie doit être étendue à partir d'un seul détecteur à au moins un réseau linéaire de détecteurs avant qu'il soit approprié pour des applications médicales. Heiss, qui n'a pas été impliqué dans la recherche, ajoute que la physique des semi-conducteurs fait par l'équipe de Huang est «significative». Les durées de vie et mobilités des porteurs de charge, dit-il, sont comparables à celles des cristaux semi-conducteurs traditionnels cultivés par des méthodes beaucoup plus délicates et laborieuses. «Ils reçoivent la même qualité, mais d'une manière beaucoup plus facile», dit-il, " ce qui je pense est quelque chose d'étonnant." Il  réserve le jugement, cependant, sur le potentiel médical.

 Mon commentaire : le développement de l emploi des rayons x dans notre médecine doit nous astreindre à diminuer un maximum  les doses qu’on nous inflige !

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12 :BOB ET ALICE VERIFIENT LEURS EMPREINTES DIGITALES

Le  Monde selon la physique  (  PHYSICS WORLD Mars 2016 fin )

Alice and Bob have their quantum fingerprints checked

3 comments

Files can be matched up more efficiently using quantum mechanics

La superposition quantique a été utilisée pour comparer les données de deux sources différentes de manière plus efficace que ce qui est possible, même en principe, sur un ordinateur classique. Le schéma est appelé «fingerprinting quantique» et a été démontrée par des physiciens en Chine. Il pourrait finalement conduire à de meilleurs circuits intégrés à grande échelle et à  une communication plus économes en énergie.

 Ce fingerprinting offre un moyen de réduire la quantité d'informations qui sont transférées entre les ordinateurs physiquement séparés qui travaillent ensemble pour résoudre un problème. Elle implique deux personnes - Alice et Bob - chacun envoie un fichier contenant n bits de données à un arbitre tiers, dont la tâche est de juger si oui ou non les deux fichiers sont identiques. Un exemple pratique pourrait être un système de sécurité qui compare les empreintes digitales d'une personne à une image numérique.

En projet théoriquement en 2001, les empreintes digitales quantique peuvent  faire une comparaison d'une manière exponentielle plus efficace qu’ en utilisant des ordinateurs classiques. Alors que la seule façon d'assurer une comparaison complète consiste à envoyer les deux fichiers dans leur intégralité, il apparaît qu’une  comparaison raisonnablement précise peut être obtenue en envoyant simplement la racine carrée du nombre de bits.

La mécanique quantique permet des comparaisons avec encore moins de données parce qu'un bit quantique (qubit) d’information peut exister non seulement comme un zéro ou un un, mais, au moins en principe, aussi dans un nombre infini d'états intermédiaires. La grande augmentation du nombre de combinaisons possibles des états pour un nombre donné signifie que le nombre de bits physiques qui doivent être transmis  se jauge  logarithmiquement avec le nombre de bits dans les deux fichiers. En tant que telle , les empreintes digitales quantiques permettent une réduction exponentielle des taux de transmission de données sur des algorithmes classiques.

La proposition originale pour les empreintes digitales quantiques a entrainé l usage  de  log n qubits très intriqués …..Ce que Norbert Lütkenhaus de l'Université de Waterloo au Canada dit etre encore beaucoup plus que  les  qubits qui  peuvent  être mis en œuvre en utilisant la technologie d'aujourd'hui. En 2014, lui et Juan Miguel Arrazola, maintenant à l'Université nationale de Singapour, a dévoilé un plan plus pratique. Cela implique  que  Alice et Bob codent pour les n bits dans la phase optique d'une série de lasers pulsés  puis  ces impulsions vers un diviseur de faisceau (l'arbitre). Les paires d'impulsions arrivent au niveau du diviseur de faisceau une à la fois - si les deux impulsions ont la même phase ils font  sortie sur un port, alors qu’avec des phases opposées ,ils vont  quitter à partir d'un deuxième port. De cette manière, les deux dossiers sont jugées identiques s'il n'y a pas de signal au niveau du second port.

La montée en puissance de l'efficacité est due au fait que chaque impulsion peut être réalisée à partir d'une petite fraction d'un seul photon. Cela signifie que, en moyenne, sue  les impulsions contiennent moins d'un photon,  ce qui est obtenu en atténuant la lumière laser. Cela signifie  que les  impulsions peuvent être codées en utilisant simplement log n photons. Comme Lütkenhaus  le souligne, le nombre de photons ne peut être arbitrairement petit, car il doit y avoir une chance raisonnable qu'un photon soit détecté lorsque les phases sont différentes, par l'arbitre pour obtenir la bonne réponse: que les fichiers sont ou ne sont pas identiques . «Le régime nous donne un résultat asymptotiquement exact," dit-il. "

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 Mon commentaire : j ignore si ce travail  a une application actuelle possible   car il me semble trop lié a la communication codée quatique intriquée  …..Et c est du labo pas de l industrie !!!

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13/ LA CONTREBANDE NUCLEAIRE PEUT ETRE CIBLEEPAR DES IOMPULSIONS LASERS

Le  Monde selon la physique  (  PHYSICS WORLD Mars 2016 fin )

Nuclear contraband could be spotted using laser pulses

1 comment

New technique can detect radioactive material at distances of a few hundred metres

Une nouvelle technique qui utilise des impulsions laser pour détecter les matières radioactives cachées a été proposée par les physiciens de l'Université du Maryland aux États-Unis. Ellel fonctionne en repérant les molécules d'oxygène ionisés créées par rayonnement gamma et utilise des lasers relativement bon marché. La technique est  en train d'être testé sur le terrain et pourrait être utilisée pour la détection à distance des matériaux utilisés pour créer des «bombes sales», qui combinent des explosifs conventionnels avec des matières radioactives.

Bien que  strictement contrôlées, les matières radioactives sont utilisées en routine dans les hôpitaux et pour les applications industrielles d'imagerie telles que les tests  de soudures. Des terroristes pourraient donc, en principe, mettre la main sur les ingrédients pour faire une bombe sale. Alors que l'explosion classique à partir d'une telle bombe est susceptible d'être plus mortelle que la contamination radioactive résultante,  des bombes sales pourraient contaminer de grandes surfaces, et conduire à la panique et des opérations de nettoyage coûteuses.

Les services de sécurité sont donc désireux de développer des moyens de détection de matières radioactives de contrebande, sans avoir à etre  si près d'un objet suspect et présenter un risque pour la santé du personnel. Un moyen de détection de contrebande nucléaire consiste à mesurer directement le rayonnement qu'il émet à l'aide d'un compteur Geiger ou un autre détecteur de rayonnement. Cela n’est souvent pas pratique, cependant, car  nécessite une  position  relativement proche d'un objet suspect

Une autre approche consiste à mesurer l'effet du rayonnement émis sur le milieu environnant, idéalement à partir de plusieurs centaines de mètres. Dans le cas des émetteurs de rayons gamma, tels que le cobalt 60 et des isotopes du polonium, du rayonnement émis entre en collision avec les molécules d'air créant une cascade de beaucoup d'électrons de faible énergie. Certains de ces électrons vont alors se fixer sur les molécules d'oxygène dans l'air, créant ainsi des ions négatifs. Phillip Sprangle et ses collègues dans le Maryland ont travaillé sur un moyen de détecter la présence de ces ions à l'aide de deux lasers. Leur technique consiste à tirer un faisceau laser de faible intensité à l'air ambiant d'une source radioactive, ce qui augmente le nombre d'ions négatifs créés par les rayons gamma. Une impulsion laser de haute intensité est ensuite tirée à la même région pour créer une panne électrique d’ avalanche - essentiellement une étincelle qui se forme dans l'air. Une fois que l'étincelle a  été entièrement formée, l'air agit comme un miroir, ce qui renvoie  l'impulsion laser vers un détecteur.

Sachant quand l'impulsion est déclenchée et quand elle est réfléchi donne le temps nécessaire pour que l'étincelle se forme. Ce temps peut alors être liée au nombre de molécules d'oxygène ionisé par la source radioactive - et la force de la source elle-même. Ainsi, en comparant les temps de formation d'étincelles dans deux régions différentes, la technique peut déterminer s'il y a plus d'un matériau radioactif dans une région que dans une autre.

L'équipe a calculé que sa technique pourrait être utilisée pour détecter 10 mg de cobalt-60 à une distance de plusieurs centaines de mètres. Cela pourrait être fait en braquant les lasers dans une région d'environ 0,5 m de la matière radioactive. Sprangle souligne que 10 mg est une quantité beaucoup plus faible de matériau que celui qui serait utilisé dans une bombe sale efficace.

Bien que d'autres techniques aient été proposées pour mesurer un claquage électrique à proximité des sources radioactives, elles ont  présenté des difficultés.L’une  utilise un rayonnement térahertz, qui est difficile à créer et à détecter, tandis que l'autre implique un laser infrarouge à haute puissance qui doit être tiré à travers la région d'intérêt, puis sur  un détecteur derrière la cible. "Nous croyons que notre concept est bien plus immédiatement pratique, car il repose sur une technologie bien développée, et aussi ne nécessite pas que  le détecteur soit situé en face de la cible à partir de la source laser," Sprangle dit  à physicsworld.com.

Il souligne, cependant, que la technique ne convient pas pour la détection de tous les types de matières radioactives. «Notre technique aurait de la difficulté à détecter les émetteurs de particules chargées, carles particules émises ont généralement de très courtes distances par rapport à des émetteurs gamma tels que le cobalt-60, de sorte qu'ils ne causent des niveaux élevés d'ions que  très proches de la source radioactive."

La technique est actuellement testé à l'Université du Maryland et est décrit dans Physics of Plasmas.

A propos de l'auteur

Hamish Johnston est rédacteur en chef de la médecine

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MON COMMENTAIRE/Alors c est uniquement valables pour des mpétallurgistes soudeurs assez pagailleux pour avoir oublié leur source de  gamma sur leurs chantiers! Foutaises ????


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