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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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Lidar au service du climat
Le 15 septembre 2018, la NASA a lancé un satellite dédié au suivi de l'évolution de la glace aux pôles et autour du globe.

L'altimétrie satellitaire

Le satellite ICESat-2 a été mis en orbite à une altitude de 466 km, avec à son bord le système ATLAS (Advanced Topographic Laser Altimeter System). Ce système d'altimétrie par satellite va analyser l'état des calottes polaires en mesurant les variations d'épaisseur de la glace avec une grande précision (de l'ordre de 4 mm). Le principe de la mesure est la télémétrie laser, qui consiste à mesurer le temps de trajet du faisceau laser entre le satellite et la surface de glace, suivis de son retour vers le satellite. On en déduit la distance entre les deux points. La résolution spatiale est liée à la fréquence des impulsions laser. ICESat-2 n'est d'ailleurs pas le seul satellite dont la mission soit liée à l'étude de la couverture glaciaire : le satellite CryoSat-2, lancé en 2010 par l'ESA, observe les glaces grâce à un radar. Les fréquences utilisées (de 100 Mhz à 13 Ghz) pénètrent les couches inférieures de la glace (entre 10 m et 1 km) sans pouvoir extraire d'information sur les strates profondes. Les échos de volume – qui sont des signaux de profondeur - interfèrent avec les mesures de surface prises par le radar. C'est pour cette raison qu'ICESat-2 est équipé d'un laser, beaucoup moins sensible aux intérférences externes.

Au service de l'étude du climat

Grâce à ces mesures répétées dans le temps, la mission ICESat-2 va permettre, en tenant compte d'une estimation des précipitations, d'évaluer les variations de masse des glaciers, de la banquise, et des calottes polaires, dont les scientifiques pourront étudier les effets sur la montée des eaux. Comme l'affirme Thomas Zurbuchen, de la NASA, « avec cette mission, nous continuons l'exploration humaine des régions polaires reculées de notre planète et progressons dans notre compréhension des changements subis par la couverture glaciaire, aux pôles et dans le reste du monde, mais aussi leur impact maintenant et dans le futur ».
En effet, le réchauffement climatique impacte fortement les régions gelées de la Terre. En retour, l'écoulement de la glace contribue à l'élévation du niveau de la mer et perturbe les courants océaniques, qui régulent le climat.
Ces interactions motivent les efforts de recherche dans lesquels l'observation spatiale joue un rôle considérable.

Publié le 25/09/2018

 

En savoir plus:

Sur le satellite ICESat-2:
https://www.nasa.gov/press-release/nasa-ula-launch-mission-to-track-earths-changing-ice
https://www.youtube.com/watch?v=OQg5ov6zths

Sur la télémétrie laser:
https://goo.gl/a2hRQG

Sur les calottes glaciaires:
https://www.glaciers-climat.com/gp/calottes-glaciaires/

Sur CryoSat-2 et la télémétrie radar:
https://cnes.fr/fr/web/CNES-fr/8253-gp-mission-glaciaire-pour-cryosat-2.php
https://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/CryoSat/Introducing_CryoSat


 

Yassa HARBANE
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