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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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Le vide quantique dans un bac à eau
Une expérience de paillasse pour tester l'effet Unruh

Selon la physique quantique, le vide n’est pas le néant. En effet, dans le vide le plus parfait, le vide idéal, théorique… il se passe des choses. De l’énergie se manifeste et s’évanouit en permanence à très petite échelle sous forme de paires de particules/antiparticules ou sous forme de photons, c’est-à-dire de rayonnement. Les physiciens désignent ce « bruit de fond quantique » par « fluctuations du vide ». Au cours des années 1970, en s’appuyant sur la théorie, le physicien Unruh prédit ceci : alors qu’un observateur se mouvant dans le vide à vitesse constante ne peut déceler rien de remarquable, un autre en accélération dans ce même vide devrait voir un surplus d’énergie sous forme de rayonnement issu des fluctuations du vide. Le spectre de ce rayonnement détecté, dit Unruh, doit être celui d’un « corps noir », c’est-à-dire identique à celui qu’émet un corps par sa surface uniquement en raison de sa température (pensez à ce qu’enregistre une caméra thermique). Plus un corps est chaud, plus il rayonne de l’énergie, le spectre de ce dernier ne dépendant que de la température. En somme, plus l’accélération de l’observateur est grande, plus il perçoit un vide chaud, à la limite brûlant. Ainsi, en principe, pour faire bouillir de l’eau, il suffirait de l’accélérer… « En principe », car dans la pratique pour que l’énergie perçue soit celle émise (par unité de surface) par un corps à la température ambiante, il faudrait que l’accélération soit dix mille milliards de milliards de fois supérieure à l’accélération de la pesanteur, soit 1022 g ! Expérimentalement, la prédiction de Unruh est donc quasi impossible à tester, sauf éventuellement à l’aide de très grands accélérateurs de particules. Cependant, l’analogue classique de l’effet Unruh vient d’être vérifié expérimentalement… sur une paillasse ordinaire ! De quoi s’agit-il ? La surface de l’eau dans un bac a été agitée afin qu’elle ne soit pas plate mais présente des fluctuations, des micro-vagues ou rides censées mimer les fluctuations du vide. Les chercheurs ont ensuite déplacé une caméra selon un mouvement accéléré près de la surface de l’eau et ont enregistré l’énergie des vaguelettes vues par la caméra, cette énergie dépendant notamment leur hauteur. Résultat : la distribution des rides en fonction de leur énergie mime le spectre du rayonnement Unruh. Bien qu’extrêmement intéressant, il faudra attendre les avis des critiques avant de tirer une conclusion définitive quant à la pertinence de cette expérience relativement à l’effet Unruh. 

Publié le 06/10/2017

Kamil Fadel
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