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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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Observation directe d'une exoplanète
L'instrument Sphère, installé depuis 2014 sur le Très grand télescope au Chili, a détecté de manière directe une exoplanète à 385 années-lumière de la Terre, une première pour lui.

L'instrument Sphère et ses techniques de détection

Comment détecter les exoplanètes ? L'entreprise est difficile puisque les planètes n'émettent pas de lumière par elles-mêmes, elles réfléchissent celle de leur étoile, qui noie donc leur éclat pour les télescopes situés dans un autre système solaire. Les méthodes indirectes contournent le problème, en observant les effets de la présence d'une planète plutôt que la planète directement : sur le mouvement d'une étoile pour la méthode de la vitesse radiale, sur la luminosité d'une étoile pour la méthode du transit, sur la déviation des rayons lumineux d'une étoile lointaine pour la méthode de l'effet de microlentille gravitationnelle.

Voir l'infographie présentant ces trois techniques indirectes de télédétection spatiale

Aujourd'hui, sur les trois mille six cents exoplanètes détectées depuis 1995, seules quelques-unes ont été observées directement par les méthodes de télédétection spatiale. L'instrument Sphère, pour Spectro Polarimetric High contrast Exoplanet Research, installé sur le VLT, le Very Large Telescope, au Chili, a obtenu dans le domaine infrarouge son premier cliché d'une exoplanète. Conçu pour caractériser des exoplanètes gazeuses et des disques de poussières autour d'étoiles relativement peu éloignées, le système optique est capable de détecter le signal d'une planète jusqu'à un million de fois plus faible que celui de son étoile, l'équivalent de distinguer depuis Paris la flamme d'une bougie déposée à cinquante centimètres seulement de la puissante lumière d'un phare à Marseille.

Cette finesse dans la résolution est obtenue grâce à la technique de coronographie qui atténue spécifiquement la lumière d'une étoile, à la manière d'une éclipse artificielle. En outre, Sphère est équipé d'un miroir déformable corrigeant, plus de mille deux cents fois par seconde et à une échelle nanométrique, les effets de la turbulence atmosphérique. La technique, dite d'optique adaptative, affranchit l'instrument des contraintes météorologiques. Le télescope produit ainsi des images d'aussi bonne qualité que s'il se trouvait dans l'espace, avec l'avantage d'être plus facilement installé et entretenu.

Une exoplanète qui interroge sur la formation des systèmes extrasolaires

Située à environ 385 années-lumière de la Terre, dans l'association d'étoiles du Scorpion-Centaure, l'exoplanète nommée HIP65426b a été photographiée par Sphère et ses composés atmosphériques ont été analysés. Entre six et douze fois plus massive que Jupiter, âgée de dix à dix-sept millions d'année donc relativement jeune, il s'agit d'une géante gazeuse orbitant loin de son étoile, trois fois plus loin que Neptune de notre Soleil. Sa température est estimée entre 1 000 et 1 400 degrés Celsius, tandis que son spectre révèle l'existence d'eau dans son atmosphère et la présence probable de nuages, des caractéristiques semblables à d'autres exoplanètes observées directement.

Son étoile, nommée HIP65426, deux fois plus massive que le Soleil, ne semble pas entourée d'un disque de débris et tourne très rapidement sur elle-même. Deux scénarios permettraient d'expliquer ces particularités, surprenantes pour un système jeune. Soit l'exoplanète s'est déplacée sur une orbite éloignée après sa formation, soit il s'agit d'une étoile qui n'a pas pu aller au bout de son accrétion à cause de la deuxième étoile massive et serait devenue une planète. Les géantes gazeuses façonnant l'architecture des systèmes planétaires du fait de leur masse importante, les observations que Sphère effectuera amélioreront la compréhension de la formation et l'évolution des systèmes extrasolaires.

Publié le 21 juillet 2017

En savoir plus

Les méthodes de détection d'exoplanètes, sur le site Astronomie & Astrophysique

Première découverte d'une exoplanète pour Sphère, sur le site du CNRS

Une planète autour de Proxima du Centaure, sur Science en ligne

Sept exoplanètes prometteuses, sur Sciences en ligne

Arthur Jeannot
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