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Le Monde selon la Physique

Publié le 31 mai 2017 par 000111aaa

Les textes présentés  ci –après   font partie d’une des publications périodiques (ici mensuelles)  présentées par l’auteur  dans le cadre de ses traductions personnelles  du journal  anglo-saxon  « PHYSICS WORLD  COM » .ils permettent aux lecteurs de se tenir au courant des dernières publications  de la  physique  contemporaine  ….Il ne s’agit  bien entendu pas nécessairement  de découvertes majeures  mais souvent de perfectionnements de technologie , de mesures ou de  propositions de modèles  de théories nouvelles……. L’auteur propose ou non  un commentaire et quelquefois par le biais  d’un lien  renvoie à la publication originale ou au forum en anglais   tenu sur le site de «  PHYSICS WORLD »

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Transformation de monopole magnétique vue en gaz ultrafroid

L'i

Magnetic-monopole transformation seen in ultracold gas

Artist's impression of the monopole transition

Poles apart: artist's impression of the monopole transition

mpression de l'artiste sur la transition monopôle

Les pôles à part: l'impression de l'artiste sur la transition monopôle

La transformation d'un monopôle quantique en monopôle de  Dirac a été observée pour la première fois par des physiciens au Collège Amherst aux États-Unis et à l'Université Aalto en Finlande. Les monopoles magnétiques - entités qui possèdent seulement  l’un pôle ou l autre des  poles nord ou sud - ont été prédites il y a 80 ans par Paul Dirac. Bien que des monopoles isolés n'aient jamais été constatés, les physiciens ont pu créer plusieurs excitations collectives différentes dans des systèmes à matière condensée qui ressemblent à des monopoles. Une équipe dirigée par David Hall et Mikko Möttönen a utilisé un condensat de Bose-Einstein (BEC) d'atomes de rubidium ultra froids pour créer d'abord une excitation appelée monopôle quantique, qui prend la forme d'un défaut de point topologique. Ce monopôle quantique existe dans un état non magnétisé du BEC, mais si  l'équipe applique un champ magnétique au BEC, cela  l'amène à devenir  magnétisé. Cela provoque la destruction du monopôle quantique, qui est alors renouvelé  en tant que monopôle Dirac -   c est và dire une excitation qui ressemble plus à la particule originale de Dirac. "J’ai  sauté en  l'air quand j'ai vu pour la première fois que nous avions un monopôle Dirac de cette dégénérescence ", explique Möttönen. "Cette découverte relie  bien ensemble  tous les monopoles que nous produisons au fil de toutes ces  années". La recherche est décrite dans Physical Review X.

MON COMMENTAIRE/L'existence de monopôles magnétiques est exclue par l'électromagnétisme classique et par la théorie de la relativité, mais en 1931 Paul Dirac a réussi à  en  démontrer l'existence théorique dans le cadre de la physique quantique…… Expérimentalement, la seule source du champ magnétique provient de l'existence d'un courant électrique c'est-à-dire,d’ un mouvement de charges électriques….Mais cette espece de masse ou de charge magnétique  ne s'inscrit pas dans la théorie du modèle standard des Particules

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Les rayons gamma polarisés pourraient éclairer la diffusion sous vide

Polarized gamma rays could shed light on vacuum scattering

Une nouvelle façon d'observer comment les photons se dispersent à partir de particules virtuelles vient d’être proposée par James Koga et Takehito Hayakawa aux National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology au Japon. La paire a examiné un effet appelé diffusion de Delbrück, par lequel les photons interagissent avec des paires virtuelles d'électrons-positons en présence du champ électrique d'un noyau d’atome. L'effet a d'abord été observé dans les années 1970, mais s'est révélé très difficile à étudier isolément car il se produit à côté des trois autres processus de diffusion qui contribuent à la diffusion élastique des photons par les noyaux.  Koga et Hayakawa ont fait des calculs qui suggèrent que, pour certains angles de diffusion, la diffusion Delbrück des rayons gamma polarisés sera 100 fois plus forte que les trois autres processus. Une expérience potentielle impliquerait de tirer un faisceau de rayons gamma avec une énergie d'environ 1,1 MeV sur  une cible d'étain - et Koga et Hayakawa disent que cela pourrait être fait dans l'installation Extreme Light Infrastructure - Physique nucléaire (ELI-NP) en cours de construction en Roumanie. En écrivant cela dans Physical Review Letters, la paire dit qu'une expérience qui s'exécute à ELI-NP pendant 76 jours pourrait caractériser la diffusion de Delbrück avec une précision d'1%. Cela fournirait un nouveau test d'électrodynamique quantique et pourrait même révéler une nouvelle physique au-delà du modèle standard. ELI-NP sera pleinement opérationnel en 2019 et Physics World l’a récemment visité pour savoir comment la construction progresse: voir «Visiter le laser le plus puissant au monde».

MON COMMENTAIRE /Voilà typiquement l’exemple de théoriciens  qui espèrent que tout calcul  sera vérifié par les manips lorsque l’état de l’art aura progressé !!!Mais il arrive que les plus grands  (DIRAC par exemple) prévoient des faits non vérifiés 80 ans plus tard !!!!

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La communication quantique sans particules est réalisée en laboratoire

Particle-free quantum communication is achieved in the lab

Artistic impression of a counterfactual communication experiment

Photon free: counterfactual communication achieved in the lab

Impression artistique d'une expérience de communication contrefactuelle

Il y a quatre ans, les physiciens théoriques proposaient un nouveau système de communication quantique avec une caractéristique frappante: il ne nécessitait pas la transmission de particules physiques. La recherche a soulevé les sourcils, mais voilà que  maintenant une équipe de physiciens en Chine affirme avoir démontré que le schéma "contrefactuel" fonctionne. Le groupe a construit un appareil optique qui, selon lui, peut transférer une image simple en envoyant (presque)  pas de photons dans le processus.

La proposition théorique a été formulée par des scientifiques de l'Université Texas A & M (TAMU) aux États-Unis et de la Ville de King Abdulaziz pour la science et la technologie (KACST) en Arabie Saoudite. Elle est basée sur le phénomène de la dualité onde-particule. Plus précisément, elle utilise le fait que la présence d'un objet bloquant un bras d'un interféromètre peut être déduite en raison de son effondrement de la fonction d'onde  par un photon d'interrogation - même s'il n y a pas de contact physique avec le photon. Le travail repose également sur ce que l'on appelle l'effet Zéno quantique, qui stipule qu'une série continue de mesures faibles étoufferont l'évolution d'une particule – en mécanique quantique et, presque certainement, la laissera dans son état initial.

Le protocole de communication est défini en termes de deux caractères Alice et Bob - et c'est Bob qui envoie le message. Alice tire des photons simples vers une chaîne d'interféromètres, créée par une série de diviseurs de faisceaux et de miroirs. À la sortie de l'interféromètre final, les photons se retrouvent dans l'un des deux détecteurs contrôlés par Alice. Bob, entre-temps, peut choisir d'activer ou non un dispositif de mesure dans le bras droit de chaque interféromètre.

Si Bob met en marche ses appareils, il force le photon injecté par Alice à se comporter comme une particule et donc suivre un chemin défini - aller soit à gauche soit  à droite - à travers chaque interféromètre. Mais comme les diviseurs de faisceaux sont très réfléchissants, et les photons sont toujours réfléchis à gauche, Bob –en employant l'effet quantique  Zeno – agit pour que   le photon reste dans le canal de gauche lorsqu'il se déplace à travers l'appareil et ainsi  déclenche le détecteur droit manuel d’Alice . Mais si Bob désactive ses périphériques, la fonction d'onde du photon est autorisée à évoluer et alors  le photon finit par se trouver dans le détecteur de gauche.

Par curiosité, Alice apprend la décision de Bob - d'allumer ou non ses appareils - même si aucun photon ne passe entre eux. Dans aucun cas, l'équipement de Bob n’ interagit avec un photon. En tant que tel, Bob peut envoyer un message à Alice en utilisant les états "on" et "off" pour représenter  les 1 et les 0 d'un code binaire, même s'il n'envoie aucune particule physique à Alice.

Le protocole contrefactuel présenté par le groupe TAMU-KACST, dirigé par Suhail Zubairy de TAMU, était en fait un peu plus compliqué. Il s'agissait de l'ajout d'une chaîne supplémentaire d'interféromètres dans le bras droit de chaque interféromètre existant. Cela a été fait pour s'assurer que tous les photons qui entrent dans le canal de communication entre Alice et Bob sont perdus.

Ce correctif ne satisfaisait pas tout le monde. Après que Zubairy et ses collègues aient publié leurs recherches dans Physical Review Letters, Lev Vaidman de l'Université de Tel-Aviv en Israël a envoyé un commentaire au journal en faisant valoir que les photons ne passeraient pas entre Alice et Bob uniquement lorsque Bob commutait  ses appareils. Avec les périphériques éteints, le Vaidman, une mesure faible, révélerait en réalité des photons présents dans le canal. En disant que le groupe de Zubairy a une "approche classique naïve du passé des photons",  ce Vaidman ajoute que l'idée fausse pourrait permettre à un Eavesdropper (Eve) de découvrir une partie du message transmis.

Nonobstant le débat qui a suivi, Jian-Wei Pan de l'Université des sciences et de la technologie de Chine à Hefei et l'équipe a mis au point une expérience pour mettre le protocole à l'épreuve. Comme ils le soulignent dans un article décrivant le travail dans les Actes de l'Académie nationale des sciences, un schéma complètement contrefactuel nécessiterait un nombre infini d'interféromètres, ce qui n'est évidemment pas pratique. Ainsi, ils ont utilisé un design simplifié - en employant seulement deux interféromètres (un pour les chaînes externe et interne) et en envoyant chaque photon plusieurs fois, grâce à l'utilisation de la synchronisation de la nanoseconde et de la stabilisation de phase.

Pan et ses collègues ont transmis une carte de bits monochrome 100 × 100 d'un nœud chinois. Après cinq heures de transmission minutieuse de chacun des 10 000 bits à plusieurs reprises (pour surmonter la perte en  canal), les chercheurs ont pu reproduire clairement l'image, en transmettant avec succès la valeur de bit correcte - noir ou blanc -  pour 87% du temps. En comparant ce chiffre avec le taux auquel les photons ont échoué à tort dans le canal de communication - seulement 1,4% - ils concluent qu'ils avaient  envoyé l'information contrefactuelle . En d'autres termes, que  la grande majorité des bits transmis, disent-ils, n'étaient pas associés au passage de particules physique

Malgré leurs résultats positifs, les chercheurs chinois disent que d'autres expériences sont nécessaires. Parmi les tests possibles qui peuvent être réalisés, on peut citer celui où il existe des mesures faibles à la sortie de chaque interféromètre interne pour déterminer si les photons sont effectivement vidés dans le canal de communication. Les chercheurs ne discutent pas explicitement la possibilité de développer un système de communication pratique ultra-sécurisé sur le dos de leur travail, mais ils offrent la possibilité d'une "image contrefaite". En impliquant un ensemble de commutateurs optiques utilisés pour envoyer une erreur de données sur une caméra, la technique, suggèrent-ils, pourrait s'avérer utile dans l'imagerie de fragments d'art ancien qui ne peuvent être exposés à la lumière directe. En ce qui concerne exactement ce qui se  transmet physiquement des informations de Bob à Alice, sinon des particules, il  reste une question ouverte. Hatim Salih, qui a été l'auteur principal de l'article théorique et est maintenant à l'Université britannique de York, est convaincu que le coupable doit être la fonction des ondes photoniques. En tant que tel, dit-il, la recherche aiderait à régler un débat vieux de dix ans parmi les physiciens sur la réalité de la fonction d’onde . Cela doit être réel, dit Salih, qui est également cofondateur de QuBet, une société de technologie quantique basée au Royaume-Uni.

 A propos de l'auteurEdwin Cartlidge est un écrivain scientifique basé à Rome

MON COMMENTAIRE /Ce n’est pas la première fois que mes lecteurs apprendront que je déteste ce jeu de rôles fictif   BOB/ALICE et  que  ces processus de mesures faibles  ne sont que des  astuces détournées pour éviter  l’effondrement  d’une fonction d’onde  dont l’extension reste trop vague…..Ils jouent à un semblant de communication du type «  tu veux ou tu veux pas ? ».

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Une nanofibre mesure les forces de  natation des bactéries

19 mai

Nanofibre measures forces from swimming bacteria

Artist's impression of the nanofibre-based probe

Tiny forces: measuring the effect of swimming bacteria

2017

L'impression de l'artiste sur la sonde à base de nanofibre

Une petite "sonde de force" qui peut mesurer des forces de sous-pico newtons lorsqu'elles sont développées  directement dans des milieux liquides a été créée par des chercheurs aux États-Unis. L'équipe affirme qu'elle a utilisé la sonde pour détecter les petites forces associées aux bactéries en cours de  natation et aux cellules du muscle cardiaque. Les chercheurs suggèrent que la technique pourrait être utilisée pour créer des stéthoscopes miniatures. Un important biophysicien, cependant, dit qu'il faut faire plus de travail pour caractériser CETappareil avant qu'il  soit convaincu de son efficacité.

La détection et la manipulation de petites forces sont essentielles à de nombreux domaines de la science. Les scientifiques ont donc développé plusieurs techniques pour le faire - y compris le microscope à force atomique (AFM). Un AFM utilise un dispositif  très pointu attaché à un porte-bagage flexible. La pointe pousse contre ou tire un objet, tout en mesurant les forces impliquées. Cela implique de mesurer une  déviation en porte-à-faux - généralement en reflétant la lumière du porte-à-faux. Bien que la pointe elle-même soit aussi petite qu'un atome, le reste du système de mesure est beaucoup plus grand et cela peut rendre difficile la cartographie des forces dans un minuscule objet tel qu'une cellule vivante.

MON COMMENTAIRE /les bactéries pratiquent ils la brasse ou le crawl ?

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L’argent stimule les ordinateurs optiques

Silver boosts optical computers

Electron micrograph of a silver nanoparticle between two gold nanoparticles

Cool running: a silver nanoparticle stops plasmon heat loss

Micrographie électronique d'une nanoparticule d'argent entre deux nanoparticules d'or

De minuscules particules d'argent pourraient augmenter les performances des ordinateurs optiques de demain. C'est la revendication de Tim Liedl et ses collègues de Ludwig-Maximilians-Universitaet à Munich et Alexander Govorov et de l'équipe de l'Université de l'Ohio, qui ont montré que l'ajout de nanoparticules d'argent à une chaîne de nanoparticules d'or rendait la chaîne beaucoup plus efficace pour conduire des plasmons . Les ordinateurs pourraient être beaucoup plus rapides et plus économes en énergie à l'avenir s'ils utilisaient de la lumière pour transmettre et traiter l'information plutôt que les signaux électriques utilisés aujourd'hui. Cependant, la lumière qui est la plus efficace pour transmettre des données sur des fibres optiques a une longueur d'onde supérieure à 1 μm, ce qui est énorme par rapport à la taille actuelle des circuits informatiques. L'une des façons de créer de minuscules circuits optiques consiste à "rétrécir" la longueur d'onde de la lumière en la transformant en un plasmon - une oscillation dans les électrons de conduction d'un métal qui se produit lorsque le matériau interagit avec la lumière. Une fois converti en plasmons, les données dans un signal optique pourraient être traitées dans des puces à haute densité. Les plasmons peuvent être conduits à travers un circuit utilisant une chaîne de petites particules d'or, avec des diamètres mesurant seulement des dizaines de nanomètres. Un problème, cependant, est que la transmission de plasmons en or entraîne la génération d'une quantité importante de chaleur, ce qui rend ces conducteurs plus efficaces que ceux des circuits informatiques classiques. Liedl, Govorov et ses collègues ont montré que mettre une nanoparticule d'argent (diamètre 30 nm) entre deux nanoparticules d'or (diamètres 40 nm) entraîne la formation de plasmons le long de la chaîne avec presque aucune énergie perdue par la chaleur. La recherche est décrite dans Nature Physics.

MON COMMENTAIRE /J en déduis que les nanoparticules d’argent  sont thermiquement plus conducteurs que les nanoparticules d’or   !

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Des débris de type solaire ressemblant à une jeune étoile

Solar-system-like debris spotted around young star

A composite image of the Fomalhaut star system - ALMA data (orange) shows the distinct ring, the central dot is the star and the optical data (blue) comes from the Hubble Space Telescope. The dark region is the coronographic mask filtering the star's light

Ring of ice: chaotic destruction surrounds Fomalhaut (expand for full image)

Une image composite du système étoile Fomalhaut - les données ALMA (orange) montrent l'anneau distinct, le point central est l'étoile et les données optiques (bleu) proviennent du télescope spatial Hubble. La région sombre est le masque coronographique qui filtre la lumière de l'étoile

Un anneau de débris glacés entourant un système planétaire voisin a une parenté chimique avec les comètes du système solaire. Une équipe internationale a atteint cette conclusion après avoir réalisé la première image complète de l'anneau des décombres à l'aide de la matrice Ampa Large Millimeter / submilimeter ( en abrégé ALMA) au Chili. Le système planétaire est à 25 années-lumière de la Terre et a un dixième de l'âge du système solaire. En orbite de Fomalhaut - une jeune étoile avec deux fois la masse du Soleil - le système contient l'une des 20 planètes que les scientifiques ont imagées directement. Les anneaux de débris sont des caractéristiques communes pour les jeunes étoiles et sont censés être causés par des collisions entre les comètes et les planètesimaux pendant la vie chaotique débutante du système. La lumière de Fomalhaut est absorbée par les décombres et réémise comme ondes radio avant d'être capturée par ALMA. La nouvelle image montre l'anneau de Fomalhaut en entier, révélant une bande allongée de poussière de glace. "Nous pouvons enfin voir la forme bien définie du disque, ce qui peut nous dire beaucoup de choses  sur le système planétaire sous-jacent responsable de cet aspect très distinctif", explique Meredith MacGregor du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics aux États-Unis. Les chercheurs estiment que le groupe a environ  une extension  de deux milliards de kilomètres de large et environ 20 milliards de km .Ils ont également constaté que l'abondance relative du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone de l'anneau ressemble 0à celle des  comètes trouvées dans le système solaire. Cela suggère que le système est en train de passer  tardivement son auto  bombardement – comme  il y a quatre milliards d'années, lorsque les planètes du système solaire ont été fréquemment frappées par les astéroïdes et les comètes abandonnées lors de  la formation du système. Deux articles présentant le travail ont été acceptés pour publication dans The Astrophysical Journal.

 MON COMMENTAIRE / Très  intéressant ; tout le monde se passionne pour ALMA ! N’est il pas vrai  JJM ???

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Les atomes ultrafroids  éclairent le modèle de Fermi-Hubbard

24 mai 2017 4 commentaires

Les images du microscope fermionique montrant des atomes dans un état antiferromagnétique

État magnétique: atomes spin-up occupant des sites en treillis alternés

De nouvelles idées sur un modèle populaire et potentiellement utile sur  la façon dont les électrons se comportent dans les solides ont été fournies par une expérience impliquant des atomes ultra-abondants. Markus Greiner et ses collègues de l'Université de Harvard aux États-Unis ont étudié le comportement des atomes de lithium-6 qui sont maintenus dans un réseau optique et interagissent selon les règles définies par le modèle de Fermi-Hubbard.

Ils ont constaté que le système devient magnétique à basse température - et que le magnétisme disparaît lorsque la densité des atomes est réduite. L'équipe peut maintenant utiliser son simulateur atomique pour explorer les régimes du modèle de Fermi-Hubbard qui pourraient abriter une physique très intéressante, y compris la supraconductivité à haute température.

Les propriétés électroniques des matériaux solides proviennent d'interactions de mécanique quantique  entre un grand nombre d'électrons. Il est notoirement difficile de calculer ces propriétés, de sorte que les physiciens s'appuient sur des modèles plus  simples pour simplifier les mathématiques - mais même les modèles restent  des défis informatiques importants. Un tel plan est le modèle de Fermi-Hubbard, qui représente les électrons en tant que particules de Fermi-Dirac (fermions) qui basculent entre des sites fixes sur un réseau et ne s'interrogent que lorsqu'ils occupent le même réseau.

Malgré sa simplicité, la nature quantique des fermions signifie que des calculs significatifs ne sont possibles que pour les chaînes 1D de sites en treillis. Même les calculs sur les réseaux 2D - qui pourraient être très utiles pour la compréhension des supraconducteurs à haute température - se sont révélés extraordinairement difficiles à réaliser.

Une façon possible de contourner ce problème est d'utiliser un système physique de particules réelles pour simuler le modèle de Fermi-Hubbard - en effectuant efficacement une expérience pour imiter un modèle qui décrit un autre système physique. Greiner et ses collègues ont utilisé un ensemble d'atomes de lithium-6, qui sont des fermions et obéissent donc aux mêmes règles   de mécanique quantique que les électrons. L'équipe a créé sa simulation en faisant croiser  des faisceaux laser pour créer un réseau carré de puits potentiels, chacun pouvant contenir un atome.

Bien que cette approche ne soit pas nouvelle, il avait  déjà été très difficile de réduire la température des atomes pour  qu'ils se comportent comme des électrons solides. Bien que les tentatives précédentes aient refroidi les atomes à seulement une petite fraction de kelvin, leurs mouvements thermiques restaient à égalité avec ceux d’électrons dans un solide chauffé d'environ 1000 K. Ceci est beaucoup plus chaud que 100-200 K en dessous de laquelle survient la supraconductivité à haute température, Et c’ est aussi trop chaud pour l'émergence du magnétisme.

Greiner et ses collègues ont surmonté le problème de la température en entourant le réseau optique avec une mer d'atomes qui agit comme agent de refroidissement. Ils ont également utilisé un système optique baptisé «microscope fermionique» pour surveiller les réseaux individuels.

L'équipe a constaté que lorsque le réseau était plein ou presque plein d'atomes, le système se comportait comme un isolant antiferromagnétique. Selon Thierry Giamarchi de l'Université de Genève en Suisse, qui n'a pas participé à l'expérience, c'est la première fois qu'un système a été suffisamment refroidi pour créer un état magnétique avec un ordre à longue distance. Au fur et à mesure que le nombre d'atomes diminue, l'état magnétique semble disparaître.

C'est dans ce régime de faible densité qu'un état ressemblant à celui d’ un supraconducteur à ondes d  à haute température devrait exister, quoique  encore à une température inférieure à celle actuellement accessible à l'équipe de Greiner. Dans  Nature, l'équipe souligne qu'il devrait être possible de refroidir davantage les atomes pour atteindre l'état supraconducteur.

A propos de l'auteur

Hamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.com

 MON COMMENTAIRE /ENCORE une fois  il s’agit d’une prévision prématurée

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Existe-t-il d'énormes «planètes» en forme de  doughnut?

Could huge doughnut-shaped "planets" exist?

Schematic of a synestia

Hot doughnut: schematic of a synestia

Schéma d'une synthèse

D'énormes objets en forme de doughnut ( le beignet à l américaine !) fabriqués à partir de roches vaporisées pourraient être en orbite autour d'étoiles autres que le Soleil. C'est la conclusion de Simon Lock de l'Université de Harvard et Sarah Stewart à l'Université de Californie, Davis, qui ont fait des calculs qui suggèrent un nouveau type d'objet planétaire appelé synestia qui pourrait se former lorsque des planètes rocheuses entrent en collision les unes avec les autres. Un tel objet serait dv ‘extension environ quatre fois le diamètre des anneaux de Saturne et comprendrait un anneau de roche vaporisée rapidement. Il ressemblerait à un doughnut , mais au lieu d'avoir un trou au milieu, une sinestia présenterait un objet planétaire dense au centre. Lock et Stewart disent qu'une  telle synthèse se formerait  lorsque les débris des collisions planétaires seraient à la fois très chaud et porteraient de grandes quantités d'impulsion angulaire. Ils suggèrent également que la plupart des planètes auraient pu être synthétisées au début de leur vie. Les petites planètes telles que la Terre ne passeraient que quelques centaines d'années dans cette phase avant de se condenser dans des objets solides. Cependant, les objets plus grands ou plus chauds tels que les planètes géantes à gaz ou même les petites étoiles pourraient passer beaucoup plus longtemps que les synestias. Bien que les synéstias n'aient pas été observées, les calculs pourraient encourager les astronomes à chercher d'énormes objets en forme de doughnut aux côtés de  planètes rocheuses et d'exoplanètes gazeuses. La recherche est décrite dans Journal of Geophysical Research: planètes.

MON COMMENTAIRE/Tout  objet mathématiquement possible est-il contraint  à exister ?

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Le magnifique portrait de Jupiter de Juno montre des tempêtes en tourbillon

Juno's stunning portrait of Jupiter shows swirling storms

Jupiter's south pole as seen by Juno

A Juno masterpiece: Jupiter's south pole covered in cyclones

Pôle sud de Jupiter vu par Juno

Un chef-d'œuvre de Juno: le pôle sud de Jupiter couvert de cyclones

La mission Juno de la NASA a renvoyé des images étonnantes des pôles de Jupiter. L'image ci-dessus montre le pôle sud du géant gazeux-. L'instrument JunoCam du vaisseau spatial a pris plusieurs images d'une altitude de 52 000 km sur trois orbites distinctes, permettant aux chercheurs de créer une projection de couleur complète améliorée. Les images des deux pôles révèlent qu'ils sont couverts de tempêtes tourbillonnaires de plus de 1000 km de profondeur, mais ne se ressemblent pas. "Nous nous demandons s'il s'agit d'un système dynamique, et nous ne voyons qu'une seule étape et, au cours de l'année prochaine, nous allons la regarder disparaître, ou est-ce une configuration stable et ces orages circulent les uns aprés les autres? " Explique le chercheur principal de Juno, Scott Bolton. Outre les images, Juno a renvoyé une vaste gamme de résultats de sa première passe de collecte de données. Ils sont présentés dans deux documents scientifiques et 44 documents dans les lettres de recherche géophysique. "Il y a tellement de choses  que nous n’attendions pas, que nous avons dû faire un pas en arrière  et commencer à repenser tout cela dans le contexte complet d’un  nouveau Jupiter", explique Bolton

MON COMMENTAIRE/Félicitations !

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Etudier les limites d'une "cinquième force"

Study places limit on a "fifth force"

Une nouvelle façon de déterminer si une «cinquième force» existe a été développée par une équipe internationale dirigée par Andrea Ghez et Aurélien Hees à l'Université de Californie à Los Angeles. Le groupe a examiné les mouvements de deux étoiles (S0-2 et S0-38), qui orbitent le trou noir supermassif (SMBH) au centre de la Voie lactée. Les étoiles ont été surveillées pendant 19 ans, ce qui est à peu près le temps qu'il faut aux étoiles pour compléter une orbite du SMBH. L'équipe a cherché des écarts par rapport aux trajectoires prédites par la théorie générale de la relativité d'Einstein et aucune divergence n'a été observée. Cela suggère que l’intensité d'une éventuelle cinquième force est inférieure à 1,6% de la force de gravité. La physique moderne comprend quatre forces: la gravité, et les forces électromagnétiques, fortes et faibles. Une cinquième force hypothétique apparaît dans certaines théories qui tentent d'unifier la gravité avec la mécanique quantique ou d'expliquer la matière noire et l'énergie noire. Bien que des exclusions beaucoup plus fortes d'une cinquième force aient déjà été obtenues en étudiant les forces exercées  sur les masses sur Terre et aussi sur les objets dans le système solaire, il s'agit de la première étude pour examiner de grands objets dans l'immense champ gravitationnel d'un SMBH. Dans Physical Review Letters, Ghez, Hees et ses collègues soulignent que leur mesure devrait être améliorée l'année prochaine lorsque l'une des étoiles fera  son approche la plus proche de la SMBH, où un écart par rapport à la relativité générale pourrait être plus fort.

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L'effet magnéto-électrique fait tourner la lumière

Topological magnetoelectric effect rotates light

Illustration of the topological magnetoelectric effect

New twist: topological magnetoelectric effect in action

Illustration de l'effet magnétoélectrique topologique

Nouvelle torsion: effet magnétoélectrique topologique en action

Une nouvelle interaction entre la lumière et un matériau a été observée par des physiciens en Autriche et en Allemagne. L'équipe a tiré un faisceau polarisé de rayonnement électromagnétique terahertz à travers un film mince qui comprenait un isolant topologique dans un champ magnétique appliqué. Les chercheurs ont constaté que la polarisation du faisceau est déviée d’ un angle spécifique pendant qu'il parcourt le matériau. À première vue, cette rotation est similaire à l'effet magnéto-optique bien connu qui se produit lorsque la lumière passe à travers un matériau magnétique. Cependant, Andrei Pimenov et ses collègues de l'Université technique de Vienne et de l'Université de Würzburg ont constaté que l'angle est indépendant de l'épaisseur de l'isolant topologique - ce qui n'est pas le cas pour l'effet magnéto-optique. En outre, ils ont constaté que l'angle était fixé à une valeur spécifique qui est liée à la constante de structure fine. C'est une quantité sans dimension qui définit la force de l'interaction électromagnétique. Selon l'équipe, la polarisation est déviée d'une valeur fixe chaque fois qu'elle traverse une surface de l'isolant topologique. Les chercheurs disent que cela est lié aux propriétés particulières d'un isolant topologique, lequel  est un conducteur électrique sur ses surfaces mais  reste un isolant dans sa masse. Dans Nature Communications, l'équipe affirme que cet «effet magnétoélectrique topologique» pourrait fournir un moyen de définir trois constantes physiques basiques liées à la structure fine constante: la charge de l'électron, la vitesse de la lumière et la constante de Planck.


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