S'inscrire identifiants oubliés ?

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

» lire tous les articles 1 2 3 4 5 6 7 8
sciences en ligne
exploratheque
du premier stage au premier emploi


De la lumière superfluide
Des chercheurs ont réussi à produire de la lumière superfluide à température ambiante

C'est la récente prouesse d'une équipe italo-canadienne réunissant l'Ecole Polytechnique de Montréal et le CNR Nanotec de Lecce : produire une lumière capable de s'écouler comme un liquide "parfait", entourant le moindre obstacle sans jamais s'évanouir. On le sait depuis Einstein, la lumière est un flux de photons, des particules élémentaires qui véhiculent l'énergie, a priori sans interagir ensemble, à l'instar d'un gaz parfait. D'où l'idée des physiciens russes et américains Agranovich et Hopfield en 1958 de plonger la lumière dans des semi-conducteurs pour associer les photons à des excitons –  paires électron-trou comparables à l'électron et au proton d'un atome d'hydrogène - ; de cette union, se formerait alors des "polaritons" - des quasiparticules susceptibles d'interagir mutuellement comme le font les molécules d'eau par exemple. Il faudra attendre 1992 pour que le physicien français Claude Weisbuch et ses collaborateurs réussissent à en produire dans des micro-cavités optiques.

En 2009, au laboratoire français Kastler Brossel est observé un phénomène dit de "condensation" à des températures proches du zéro absolu (-273,15°C). Les atomes se resserrent, agissent de manière identique, au point qu'il devient impossible de les distinguer ; se forme alors un superfluide lumineux, ne laissant aucune trace, ne faisant aucune vague et s'écoulant sans aucune résistance. La même chose avait été observée pour l'hélium ; liquéfiable à -269°C, ce gaz noble peut bouillir sans produire une seule bulle, contourner le moindre obstacle et produire ce que l'on appelle "l'effet fontaine" : le liquide traverse en un jaillissement des tubes capillaires, desquels il ne pourrait même pas s'échapper sous sa forme gazeuse.

L'équipe italo-canadienne vient de réussir la prouesse de concevoir de la lumière superfluide à température ambiante à partir d'un film constitué de molécules organiques d'un dixième de millimètre, ce qui rend plus simple encore sa fabrication et son utilisation. Alberto Bramati du laboratoire Kastler Brossel nous éclaire : « Dans les semiconducteurs que nous avons utilisés en 2009 pour observer la lumière superfluide, les excitons ne peuvent exister qu'à basse température car leur énergie de liaison est trop faible par rapport à l'énergie thermique (kT) à température ambiante. Mais dans le matériau organique utilisé dans cette expérience, les excitons sont beaucoup plus résistants car leur énergie de liaison est plus grande ; les polaritons deviennent alors observables à température ambiante ».

Et ce fluide n'a rien perdu de sa luminosité : il permet même de suivre plus facilement la propagation des photons. D'aucuns imaginent déjà une application aux ordinateurs optiques, qui fonctionneraient beaucoup plus rapidement, de consommeraient moins d'énergie, en n'engendrant aucune chaleur, aucune interférence magnétique. « La lumière superfluide serait insensible à la présence de défauts ou impuretés dans les circuits optiques, on pourrait donc espérer améliorer la transmission de signaux ». Ce nouvel état de la lumière pourrait aussi permettre de reproduire d'importants phénomènes à très petite échelle ; par exemple, en créant une vague acoustique dans une grande étendue de lumière liquéfiée, elle serait prise au piège et pourrait créer un mini-trou noir !

Pour en savoir plus

https://www.nature.com/articles/nphys4147

Yannis Benzaïd
Twitter Facebook Google Plus Linkedin email
Entrées associées