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LE MONDE selon la Physique (PHYSICS WORLD COM ) may 2

Publié le 31 mai 2016 par 000111aaa

Puisque le mois de mai s’achève je vous présente les résumés des nombreux articles parus et traduits par mes soins et il en aura encore pour une 3 ème tranche !

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1 Un boite quantique  a comptage d électrons

LE MONDE selon la Physique  (PHYSICS WORLD COM ) may 2

Superconducting quantum-dot turnstile singles out electrons

Device could be used for quantum-metrology applications

Un quantum dot métallique ( une «  boite quantique ») pris en sandwich entre deux supraconducteurs -   et qui fonctionne comme un tourniquet électronique, ne permettant le passage que d’ un électron à travers à la fois – vient d’être  mis au point par des chercheurs en France, en Russie et en Finlande. En conduisant une tension alternative à travers le dispositif, les chercheurs peuvent contrôler l'effet tunnel d'électrons dans et hors du  quantum dot . Bien que  de tels  tourniquets aient été  déjà réalisés  avant, c'est la première  fois où des électrons à un seul niveau d'énergie quantique sont autorisés à passer à travers. Cela, disent les chercheurs, rend l'appareil idéal pour des applications quantiques en  métrologie.

La capacité de contrôler le flux de courant vers le bas au niveau d'un seul électron a été une réalisation récente et majeure en physique de la matière condensée. En effet, la production et le contrôle des électrons uniques au sein d'un circuit sur une puce a de nombreuses applications, depuis la nanoélectronique jusqu’ à l’ optique électronique et même les technologies quantiques. Dans la plupart des sources de courant quantique, les électrons sont envoyés en file indienne le long d'un conducteur en utilisant la force de Coulomb de répulsion entre les électrons.

Mais le nouveau tourniquet - développé par Clemens Winkelmann et David van Zanten de l'Université de Grenoble, en France, en collaboration avec des collègues en Russie et en Finlande - utilise le dot  quantique comme  « île de  séjour » et évite a d’autres électrons de se faufiler  sur les cotés

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 Mon commentaire : il est très favorable  car j’estime que la maitrise du comportement d’un électron isolé  permet des manips de métrologie bien plus  précises

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Physicists discover new state of the water molecule

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Hydrogen atoms smear out into rings when water is confined in tiny channels

2 : les physiciens découvrent un nouvel état de la molécule d’eau

et al./Physical Review Letters)">et al./Physical Review Letters)">et al./Physical Review Letters)">
Crystalline structure of the mineral beryl showing the channels that can trap water molecules

et al./Physical Review Letters)">et al./Physical Review Letters)">et al./Physical Review Letters)">Hydrogen tunnels: water molecules trapped within beryl channels

Lorsque les molécules d'eau sont emprisonnées dans des canaux minuscules , elles existent dans une superposition quantique floue  en  six configurations différentes  et qui  offrent  peu de ressemblance avec la structure d'une molécule libre. Telle est la conclusion de physiciens aux États-Unis et au Royaume-Uni, qui ont utilisé la diffusion des neutrons pour cartographier les emplacements des atomes d'hydrogène dans les molécules d'eau emprisonnées dans le minerai de béryl -  en révélant  ainsi qu’entre  les atomes  s exerce un effet  tunnel  sur  les six configurations. Les chercheurs ont également trouvé des preuves que, contrairement à l'eau normale, une molécule ainsi  piégée a un moment  électrique dipolaire nul. La recherche pourrait faire la lumière sur la façon dont l'eau se comporte lorsqu'elle est confinée à des espaces minuscules, comme dans les membranes des cellules vivantes.

L’effet tunnel est un phénomène  de pure mécanique quantique par lequel une particule peut passer à travers une barrière d'énergie sans avoir suffisamment d'énergie pour grimper par-dessus  la barrière. Les chercheurs ont déjà vu des atomes d'hydrogène passer par effet  tunnel  d'une partie d'une molécule à l'autre. Dans les groupes méthyle et d'ammoniac, par exemple, l'effet tunnel se présente comme une rotation d'atomes d'hydrogène autour d'un axe moléculaire.  Alexander Kolesnikov du National Laboratory et ses collègues aux États-Unis et au Royaume-Uni Oak Ridge ont repéré des atomes d'hydrogène à effet tunnel dans les molécules d'eau simples qui sont piégées dans des canaux minuscules dans le béryl minéral cristallin.

Mon commentaire : Ce travail est très intéressant et doit amener a une compréhension accrue de la migration de l’eau a travers les membranes biologiques ou  partiellement perméables ;je recommande de lire les commentaires anglais ;;;;Toutefois ce qui m’étonne est la disparition du moment dipolaire grâce a cette supersymetrie  en deux v  opposés ( voir figure)

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3 :Une nouvelle horloge nucleaire possible  au thorium 229

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LE MONDE selon la Physique  (PHYSICS WORLD COM ) may 2

Elusive nuclear-clock transition spotted in thorium-229

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Discovery could lead to much more precise frequency standards

Une horloge nucléaire qui serait la plus précise de  toutes les horloges atomiques disponibles aujourd'hui  pourrait bientôt être une réalité, grâce à une découverte faite par les physiciens en Allemagne. L'équipe est la premiere à détecter une transition de faible énergie cruciale dans le noyau  de thorium-229, qui pourrait être utilisée pour créer une nouvelle norme de fréquence. Bien que la transition doit être située plus précisément avant qu'elle ne puisse constituer la base d'une horloge, les résultats fournissent la première confirmation expérimentale directe que la transition insaisissable existe à peu près à la même énergie, qu  il a été prévu de rencontrer.

Les meilleures horloges atomiques disponibles aujourd'hui pourraient laisser dériver le temps à moins d'une seconde si on les laissait courir pour 13 milliards d'années - l'âge actuel de l'univers. Ces horloges fonctionnent en gardant un laser en résonance avec les transitions électroniques entre les niveaux d'énergie dans les atomes ou d'ions - avec des «tic-tacs » de l'horloge  par  la fréquence de la lumière laser. La limitation la plus importante sur la performance de l'horloge est de savoir comment le dispositif est sensible aux interférences des champs électromagnétiques parasites …Les noyaux sont des centaines de milliers de fois plus petits que les atomes et liés ensemble beaucoup plus étroitement - et cela rend les transitions nucléaires moins sensibles aux champs électromagnétiques externes.

Il a longtemps été un objectif pour certains  membres dans la communauté de la métrologie de pouvoir produire une «horloge nucléaire» en bloquant un laser sur  une transition nucléaire. Le problème est que les transitions nucléaires ont tendance à se produire à des énergies qui sont des milliers, voire des millions de fois plus grande que les photons produits par les lasers d'aujourd'hui. Cependant, la transition entre l'état fondamental du noyau de thorium-229 et un état excité (appelé Th-229m) devrait avoir seulement environ 7,8 eV   en énergie. Ceci correspond à l'énergie des photons ultraviolets, qui peut être généré par laser.

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Mon commentaire : Ce travail est dirigé par une équipe très copieuse dirigée par Peter Thirolf et demande à être finalisé avec grande  précision vu la faible valeur de la transition énergétique observée   : consulter sur « Nature »la publication originale (Direct detection of the 229Th nuclear clock transition :Lars von der Wense,   Benedict Seiferle,   Mustapha Laatiaoui,   Jürgen B. Neumayr,   Hans-Jörg Maier,   Hans-Friedrich Wirth,   Christoph Mokry,   Jörg Runke,   Klaus Eberhardt, Christoph E. Düllmann,   Norbert G. Trautmann  & Peter G. Thirolf

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4 : Les recherches d’univers parallèles se focalisent sur les neutrons

LE MONDE selon la Physique  (PHYSICS WORLD COM ) may 2

Parallel-universe search focuses on neutrons

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Particles could be in a superposition of different branes, say physicists

 Les   premiers résultats d'un détecteur conçu pour rechercher des preuves de particules qui nous parviendraient d'un univers parallèle  viennent  d’être dévoilées par des physiciens en France et en Belgique. Bien qu'il s’agisse d’une manip a blanc , les chercheurs disent que leur expérience fournirait un moyen simple et peu coûteux de test des théories au-delà du modèle standard de la physique des particules, et que le détecteur pourrait être beaucoup plus sensible à l'avenir.

Un certain nombre de théories quantiques sue la gravité cherchent à  prédire l'existence de dimensions au-delà des trois de l'espace et une  du temps  , que nous connaissons. Ces théories envisagent notre univers comme une surface 4D ou   comme  «branes» dans un espace-temps "d’un ensemble " de dimension supérieure,  tout comme une feuille de papier 2D  peut exister en tant que surface 2D  dans nos trois dimensions spatiales normales. L «  ensemble »  pourrait  alors contenir plusieurs membranes séparées les unes des autres par une certaine distance à l'intérieur de ces  dimensions supérieures.

Les physiciens n’ont trouvé aucune preuve empirique de l'existence d'autres branes. Cependant, en 2010, Michaël Sarrazin de l'Université de Namur en Belgique et Fabrice Petit du Centre de recherche en céramique belge ont  présenté un modèle montrant que les particules normalement piégées dans une brane doivent  parfois être en mesure de passer par  un effet  tunnel  de mécanique quantique dans un brane adjacent. Et ils assument  que les neutrons devraient  alors être plus touchés que les particules chargées parce que  cet effet  tunnel serait  plus entravé par lorsqu’ il y a des interactions électromagnétiques  

Les chercheurs ont fait équipe avec des physiciens de l'Université de Grenoble en France et d'autres à l'Université de Namur pour  mettre leur modèle à l'épreuve. Cela impliquait la mise en place d'un détecteur d'hélium-3 à quelques mètres du réacteur nucléaire à l'Institut Laue-Langevin (ILL) à Grenoble, puis à  enregistrer le nombre de neutrons, qu  il a intercepté. L'idée est que les neutrons émis par le réacteur existeraient dans une superposition quantique d'existence  dans notre brane et d'existence  dans un brane adjacent (en laissant de côté l'effet de branes plus éloignés). Les fonctions d'onde des neutrons tomberaient  dans l'un ou l'autre des deux Etats en cas de collision avec des noyaux dans le modérateur à eau lourde qui entoure le coeur du réacteur.

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Mon commentaire : je ne développe pas davantage mon résumé car certains d’entre vous se refusent par avance  à cette hypothèse théorique de branes   et d’ensembles de N    dimensions …..C ‘est de la science-fiction  pour  Princeton disent-ils !   Toutefois comme le forum sur la publication anglaise est très copieux et conteste d’ailleurs le principe de la manip a cause de la statistique  des  neutrons de l’hélium 3 ( ASGHAR)  ,  je vous conseille de le consulter en anglais  en cliquant sur mon titre qui sert de lien  

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Les plans pour un faisceau de rayons gamma entraîné par laser sont dévoilés par des physiciens

Plans for a laser-driven gamma-ray beam are unveiled by physicists

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Simulations show how electrons zigzagging in a magnetic field could generate megaelectronvolt

et al./Physical Review Letters)">et al./Physical Review Letters)">et al./Physical Review Letters)">
Image from a computer simulation showing an intense laser pulse as it travels in plastic

et al./Physical Review Letters)">et al./Physical Review Letters)">et al./Physical Review Letters)">Laser focused: simulation of gamma rays being produced by accelerated electrons

Un faisceau collimaté de photons gamma pourrait être créé par le tir d'impulsions laser intenses dans une cible en matière plastique spécialement conçue. C'est la demande des physiciens de l'Université du Texas à Austin, États-Unis, dont les simulations informatiques suggèrent que les électrons libérés lorsque l'impulsion frappe la cible seront accélérés dans les trajectoires en zigzag le long des lignes de champ magnétique. Les électrons seraient donc susceptibles émettre un rayonnement synchrotron dans la direction du faisceau laser - un effet qui pourrait être utilisé pour faire des sources de rayons gamma pulsés de puissance en dizaines  de  térawatts

En tirant des  impulsions laser intenses sur une cible on  déchire des électrons de leurs atomes constitutifs,  il y a la création d'un plasma avec un énorme gradient de champ électrique qui peut être des milliers de fois supérieur à celui  généré par les accélérateurs de particules classiques. Ce gradient accélère les électrons à des énergies de plusieurs gigaélectronvolts…… et  Alexey Arefiev et ses collègues vient de montrer que - dans les bonnes conditions - ces électrons vont émettre de la lumière synchrotron à des énergies gamma  lorsqu’ils se   courbent autour des lignes de champ d'un champ magnétique très fort.

Le champ magnétique est généré par les électrons se déplaçant rapidement dans le plasma et les simulations informatiques de l'équipe suggèrent qu'il peut être aussi fort que 0,4 × 10¨^6 T. Ceci est environ 100.000 fois plus fort que les champs magnétiques utilisés au cours d'une résonance magnétique ? en Imagerie médicale (IRM) et se met sur un pied d'égalité avec le champ magnétique à la surface d'une étoile à neutrons. Arefiev et ses collègues disent que la technique pourrait être utilisée pour générer des impulsions de rayons gamma avec des énergies de plusieurs mégaélectronvolts. Les impulsions pourraient atteindre des intensités de dizaines de térawatts et pourraient être générées en utilisant les  lasers pulsés. petawatt existants

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 Mon commentaire : La encore je suis tenu de dire :si vos calculs  disent telle chose , qu’attendez-vous alors  pour le vérifier  en faisant la manip ! VOUS CHERCHEZ DES ESCLAVES EXPERIMENTATEURS !?????

 ASGHAR  fait lui la remarque suivante : « Complete system!

It is quite interesting to know that the laser based 'electron laser' produces and accelerates the electrons whose motion creates a magnetic field, where the electrons wiggle to produce the high energy x-rays called gamma-rays unlike the normal "electron laser" based on an accelerator coupled to a series of magnet-wigglers to produce a coherent beam of x-rays.”

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6   Par des impulsions lumineuses ultrarapides  on peut conduire   un  collisionneur à quasi particules

Ultrafast light pulses drive quasiparticle collider

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Femtosecond resolution of collision dynamics achieved

Exciton collisions within a semiconductor lattice

Clash and bang: exciton collisions within a semiconductor lattice

Les premier collisions contrôlées de quasi particules au sein d'un solide ont été réalisées par un groupe international de physiciens. En tirant une impulsion laser sur un  semi-conducteur, le groupe a créé  des excitons c’est à dire des  paires  de trou  d’électron liées entre elles  par l'intermédiaire d'une attraction électrostatique. Cette nouvelle technique expérimentale pourrait résoudre l’étude de la  dynamique de la collision à environ deux femtosecondes. Les chercheurs  prédisent que, en dehors de l'amélioration de notre compréhension de la physique fondamentale des excitons, la technique ouvrirait  la porte à l'étude de la dynamique rapide des interactions de  quasi particules dans les solides. Il pourrait même être utilisé pour concevoir des dispositifs à semi-conducteurs à l'avenir.

Ces quasi particules tels que l'exciton sont des configurations de particules qui ont un comportement collectif distinct. C’ est l’analogue d’ une bulle de gaz dans l'eau, dit Mackillo Kira à Philipps-Universität Marburg en Allemagne. En décrivant le comportement de ces bulles, il est plus facile de traiter la bulle comme une seule particule "plutôt que de considérer l'ensemble des molécules d'eau à la fois", dit-il. De même,  ces quasi particules sont un moyen plus éclairant d'étudier le comportement en vrac des semi-conducteurs et d'autres solides par rapport aux électrons individuels. Ces  interactions  des quasiparticules sont souvent utilisés pour expliquer les propriétés des matériaux tels que la résistivité, la capacité de la chaleur et de la supraconductivité.

 Mon commentaire :  j’ai déjà résumé  ici des  travaux divers sur les paires  de  lacunes corrélées   qui sont l’autre terme pour  designer ces quasi particules ….. Le travail est intéressant  mais très  prospectif

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7 La recherche de ICE CUBE sur les neutrinos stériles ne donne rien

LE MONDE selon la Physique  (PHYSICS WORLD COM ) may 2

IceCube's search for sterile neutrinos draws a blank

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Measurement at the South Pole rules out previous potential sightings of the hypothetical particles

Les chercheurs n’ont trouvé aucune preuve de neutrinos stériles dans la valeur des données de l'Observatoire IceCube Neutrino au pôle Sud depuis  deux ans. La collaboration scientifique internationale qui conduit  le détecteur indique que les résultats jettent de sérieux doutes sur l'existence de ces particules hypothétiques.

Enterré sous la glace à la station polaire Amundsen-Scott, IceCube est conçu pour rechercher des particules de haute énergie de l'espace, y compris les rayons et les neutrinos cosmiques. Il se compose de 5160 capteurs de lumière suspendus sur 86 chaînes dans 1 km3 de glace. Quand une particule interagit avec la glace , il peut créer des éclairs de lumière qui sont ensuite détectés. En 2013, la collaboration IceCube avait annoncé la première détection jamais obtenue  de neutrinos cosmiques.

Les neutrinos sont des particules sans charge électrique et sont connus en trois "saveurs": électron, muon et tau. Ils ont été initialement pensés pour être dépourvus de masse, mais la découverte qu'ils pouvaient changer, ou "osciller" entre différentes saveurs  a suggèré qu'ils ont de la masse. Il y a beaucoup  de  physiciens qui  ne comprennent pas les neutrinos, et certains résultats expérimentaux sont difficiles à concilier avec le modèle à trois neutrinos. Mais l'existence d'un quatrième type de neutrino, un neutrino stérile, pourrait fournir une porte  dexplication differente ….

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Mon commentaire : Un résultat complètement négatif reste un résultat intéressant ….avant d’enterrer complétement le neutrino stérile  j’aimerais savoir si les labos continuent de rechercher la possibilité d’observation de la double désintégration beta , sans production de neutrinos

 J’aimerais savoir aussi si la manip de mesure de masse  (allemande) du neutrino électronique  a donné un resultat

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