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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 canal à houle
Application à la modélisation des états de mer et de leurs effets sur le littoral et les structures maritimes

(C) Marlene Thyssen. CC Bys 4.0

L’impact du changement climatique sur le littoral

Selon un dernier rapport du GIEC, les océans se seraient élevés de plus de 20 cm depuis la fin du XIXe siècle, et cette élévation pourrait atteindre 1 mètre d'ici à la fin du siècle, impactant par là le quotidien de plus d'un milliard de personnes. De fait, dix des plus grandes villes du monde sont menacées de disparaître partiellement. Il est donc essentiel de pouvoir suivre l'évolution de cette montée des eaux causée par le réchauffement climatique et ses conséquences sur le littoral et sur la stabilité des profils de côte. Il importe également de développer des moyens permettant d'évaluer les performances des structures de défense maritime telles les digues, môles, jetées, brise-lames.

Un outil au service de la modélisation

L'Ecole Supérieure d’Ingénieurs des Travaux de la Construction (ESITC) a ainsi décidé de construire un canal à houle. Cet outil servira à réaliser des essais sur des représentations simplifiées à échelle réduite des différents "états de mer" et de leurs effets. En l'occurrence, la houle, mais aussi les situations de déferlement susceptibles d'impacts violents et répétés. Long de 40 mètres, large d'1 mètre, le canal est semblable à une longue veine vitrée. Il est conçu pour modéliser des vagues hautes de 15 mètres et pour affiner la fiabilité des prévisions, grâce à ses dimensions hors norme, qui visent à limiter les inévitables effets d'échelle d'un modèle réduit (on s'appuie sur des rapports de similitude, notamment celle de Froude, l'un des pionniers de l'hydrodynamique, mais des grandeurs telles la pesanteur et la tension de surface restent constantes quelle que soit l'échelle). Le système mécanique de génération de vagues (le batteur à houle) sera sophistiqué. Le responsable de projet, Guillaume Carpentier nous le décrit : " il sera capable de reproduire ce qui s'est passé lors de tempêtes passées (dont les spectres représentatifs ont été préalablement enregistrés). Par superposition de "trains d'onde" à un rythme approprié, il est possible de focaliser l'impact en un endroit bien précis, où une instrumentation adaptée (des capteurs de pression à dynamique suffisante) et tout une chaîne d'acquisition et de traitement des données sert à mesurer les grandeurs mécaniques".

Applications

Rappelons que l'expérimentation reste fondamentale pour compléter, valider et améliorer les modélisations et simulations numériques. Celles-ci se fondent en effet sur la résolution d’équations censées représenter le réel, avec d’inévitables limites, liées à la représentation incomplète des phénomènes par des lois, ou à des approximations dans la résolution numérique des équations. La confrontation des modélisations avec des données expérimentales est donc impérative. L'expérimentation nourrit également les théories.

Les travaux maritimes et portuaires faisant partie intégrante de l'enseignement dispensé par l'ESITC, le canal à houle bénéficiera aux élèves-ingénieurs, en particulier ceux du master spécialisé "Ouvrages maritimes et portuaires" créé en 2011, mais aussi aux chercheurs et aux entreprises du secteur, dans le cadre de contrats de prestation. Co-financé et co-piloté par le CEREMA (Centre d'étude et d'expertise sur les risques, l'environnement, la mobilité et l'aménagement), la DGPR (Direction générale de la prévention des risques), la DGITM (Direction générale des infrastructures, des transports et de la mer), et l'ESITC, l'équipement devrait être prêt pour utilisation à partir de juin 2018. Des souffleries pourraient s'ajouter pour étudier les ouvrages offshore tels les éoliennes.
Publié le 08/01/2018

Pour en savoir plus

 

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