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Génomique et médecine personnalisée

L'essor de la génomique

L'intégralité du génome humain a été séquencée, de manière globale, au début des années 2000, dans le cadre d'un projet scientifique d'ampleur inédite. 3 milliards de bases (nucléotides) ont ...

Mercure et environnement

Un comité international de scientifiques a produit une évaluation mondiale du mercure pour l'UNE (Nations Unies pour l'environnement). Le rapport de 2018 démontre une augmentation significative du mercure dans l'atmosphère avec une ...

La bouche artificielle

Comprendre le rôle de la bouche

Tous les jours, plusieurs fois par jour, la bouche effectue la manducation. La manducation est l'action qui regroupe les opérations antérieures à la digestion que sont la préhension, la mastication, l'insalivation, la ventilation et la déglutition.

Nouvelle exploration du sol martien

© NASA/JPL-Caltech

Douzième mission du programme Discovery de la NASA, et unique mission de 2018, InSight (INterior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) a été lancée le 5 mai 2018 et arrivera à destination de Mars le 26 novembre prochain. Son but est d'affiner ...

Des bactéries résistantes aux radiations

© DR / KAERI / A. De Groot

Des rayons nocifs

La radioactivité se caractérise par l'émission de rayonnements alpha, bêta et gamma. Les dommages induits par ces rayonnements ionisants ...

Le nouvel or vert

Fabien Esculier, chercheur à l’École des Ponts ParisTech, a récemment publié les résultats de ses recherches portant sur une gestion alternative des urines et matières fécales. Ces recherches font partie du programme OCAPI (Optimisation des cycles Carbone, Azote et Phosphore en ville) qui ...

BepiColombo

(C) ESA. BepiColombo
La mission spatiale BepiColombo, lancée le 20 octobre 2018, depuis le Centre Spatial de Kourou en Guyane, se dirige vers Mercure.

Deux orbiteurs pour étudier Mercure

Après les sondes américaines Mariner10 en 1973 et Messenger ...

Lasers à l'honneur pour le Prix Nobel 2018

Arthur Ashkin a été primé pour l'invention des «pinces optiques», dont le principe repose sur l'utilisation des forces liées à la réfraction d’un faisceau laser en milieu transparent. Cette force va alors permettre de maintenir et de déplacer des objets microscopiques, voire nanoscopiques tels des atomes, des virus, des bactéries et autres cellules vivantes.
L'avantage de cette technique est qu'elle est non-destructive : les faisceaux lasers peuvent atteindre les éléments internes d'une cellule sans en détruire la membrane. C'est pourquoi elle est très utilisée en biologie où des chercheurs ont, par exemple, réussi à sonder et mesurer les forces entre des particules et l'élasticité de l'ADN ou encore à désobstruer des vaisseaux sanguins.

 

La seconde moitié du Prix a été attribuée à Gérard Mourou, professeur et membre du Haut-collège de l’École polytechnique et Donna Strickland de l'Université de Waterloo, au Canada, pour avoir conjointement élaboré une méthode de génération d’impulsions optiques ultra-courtes de haute intensité.

Dans les années 1980, l'amplification des faisceaux lasers semblait marquer le pas.
La technique mise au point par Mourou et Strickland se nomme «amplification par impulsions» (chirped pulse amplification, CPA). Elle consiste à étirer une brève impulsion laser dans le temps, à l'amplifier puis à la comprimer à nouveau. Le fait d'allonger l'impulsion réduit sa puissance de crête, ce qui permet de l'amplifier sans endommager le dispositif. L'impulsion est ensuite comprimée dans un temps plus court, ce qui augmente considérablement son intensité. Ces impulsions ultra-courtes ont une durée de quelques dizaines de femto-secondes (1fs = 10-15 s), et disposent d'une très haute puissance de l'ordre du pétawatt (1PW=1015 W).

Cette découverte a contribué à l’avancement de la science dans plusieurs domaines de la physique en permettant notamment de fabriquer des lasers de plus en plus intenses pour sonder la matière. Grâce à la précision de coupe obtenue grâce à des impulsions brèves et intenses, la technique CPA a permis des avancées dans le domaine de la chirurgie réfractive de l’œil et du traitement de la cataracte. Elle a également conduit à l'observation de phénomènes ultrarapides tels que les phases transitoires de réactions chimiques.

Publié le 04/10/2018

En savoir plus :

Sur les pinces optiques :
https://www.photoniques.com/articles/photon/pdf/2013/04/photon201366p45.pdf

Sur la CPA :
http://www.cnrs.fr/inp/spip.php?article382
http://www.cea.fr/multimedia/Documents/infographies/impulsions-lasers-femtoseconde-attoseconde_defis-du-cea.pdf

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Les technologies des trains à grande vitesse
La course à la vitesse est à l'origine de nombreuses innovations du domaine ferroviaire

Le TGV en France

L'idée de créer un TGV (Train à Grande Vitesse) pour relier les principales villes françaises émerge au cours des années 1960, dans le but de concurrencer l'automobile et l'avion par une augmentation de la vitesse du transport. Propulsé par des moteurs électriques, ces trains sont composés de deux locomotives indépendantes, encadrant une rame articulée de huit ou dix voitures. Le record de vitesse sur une longue distance a été établi en 2001, avec une moyenne de 306,3 km/h sur le trajet Calais-Marseille.

Le TGV ne peut atteindre ses vitesses maximales que sur une ligne à grande vitesse. Il emprunte les autres voies ferrées à la vitesse maximale autorisée par ces lignes, soit jusqu’à 220 km/h selon le tracé et le type de signalisation. Pour exploiter la grande vitesse, il faut alors construire un réseau de voies ferrées et de gares tenant compte par exemple des contraintes de vibrations sur les voies.

Depuis sa mise en place, le TGV, n'utilise plus une signalisation au sol par des panneaux lumineux mais une signalisation à transmission continue, ce qui permet à la personne aux commandes d'exercer un contrôle constant sur le train. Dans la même idée, les innovations se poursuivent pour les conducteurs·trices de train, comme avec l'application Opti Conduite mise à la disposition en juillet 2016 sur l'ensemble des axes TGV. Installée sur des tablettes, elle permet de visualiser en temps réel la vitesse à adopter, ainsi que les prochains changements de vitesse à effectuer. En assurant une conduite plus souple, plus de confort pour les voyageurs·euses et une harmonisation du trafic, l'applicationdevrait permettre de réaliser une moyenne de 10% d'économie d'énergie en 2017.

Une nouveau type de train, le Maglev

Il s'agit d'un train sur monorail, dont le mode de propulsion est le champ magnétique généré par la voie elle-même. Le Japon a choisi la technologie de la sustentation électrodynamique pour son Maglev. L'Allemagne avait développé la technologie de sustentation électromagnétique, le premier train au monde de ce genre à transporter des passagers en 1979, malheureusement abandonné pour des raisons financières.

Le Maglev lévite grâce à des aimants fixés aux véhicules et à des bobines supraconductrices refroidies à -269°. N'étant pas en contact direct avec le rail, l'absence de frottements permet au train d'atteindre jusqu'à 600 kilomètres/heure.

Une nouvelle forme de train, l'Hyperloop

La SNCF participe au financement d’un projet de train hypersonique, l'Hyperloop. Depuis que le projet a été proposé en 2014 par Elon Musk (patron de Tesla et SpaceX),  avec une stratégie encourageant les démarches collaboratives, de nombreuses entreprises se penchent sur le sujet. Parmi 2 600 dossiers, la firme américaine en a sélectionné 35, issus de particuliers ou de grands services publics. Après une nouvelle étape de sélection au mois de mai, trois lauréats seront désignés au mois d'août.

Le principe ? Des capsules de 3 tonnes et de moins de 3 mètres de diamètre, flottant sur un coussin d’air, sont propulsées par un rail magnétique dans des tubes suspendus ou sous l'eau, le tout fonctionnant à l'énergie solaire. Des moteurs à induction sont placés à intervalle réguliers pour assurer cette propulsion. Les tubes étant presque vides, le peu de frottements permet de transporter les personnes et les marchandises à des vitesses de plus de 1 200 kilomètres par heure, soit presque la vitesse du son. Même si les chantiers de l'Hyperloop avancent, les premiers trains ne devraient pas être mis en circulation avant au moins 2020.

Relier San Francisco-Los Angeles en 30 minutes, Vienne-Bratislava-Budapest en 20 minutes, Paris-Marseille en moins d'une heure, Paris-Reims en 12 minutes contre 48 avec le TGV, parcourir les 12 kilomètres qui séparent la Corse de la Sardaigne en une poignée de secondes, les promesses mises en avant pour chacun des projets font rêver. En plus de la cible grand public, une entreprise réfléchit au transport de fret, un « cargoloop » qui pourrait passer par des voies souterraines voire sous-marines. De quoi transformer de nouveau en profondeur le transport de marchandises en plus du transport des personnes.

L'une des entreprises américaines travaillant sur ce projet a annoncé, le mardi 24 janvier 2017, l'implantation d'un centre de recherche et développement européen à Toulouse. Hyperloop Transportation Technologies doit bâtir des locaux sur l'ancienne base aérienne de Francazal, mise à disposition par l'État. Le centre comprendra notamment des locaux de recherche et une piste d'essai d'environ un kilomètre. Grâce aux synergies avec l’aéronautique et le spatial, l'objectif est de passer à une phase expérimentale d’ici 2021.

En savoir plus

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L'Hyperloop s'installe à Toulouse, Le Huffington Post

Arthur Jeannot
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