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La foudre bat des records

CC BY SA André Karwath aka Aka

Les éclairs et la foudre sont parmi les phénomènes naturels les plus spectaculaires. On estime que chaque seconde l’atmosphère terrestre est traversée par une cinquantaine de ces décharges électriques. En effet, ...

Un moteur moléculaire à effet tunnel

Credit: Empa
Un moteur quantique
Comme d’autres moteurs moléculaires de cette échelle, le fonctionnement de ce nanomoteur conçu à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), met en jeu la mécanique quantique. Mais l’originalité de ce nouveau moteur réside dans le fait que la cause-même ...

Photo-ionisation

A photo of the COLTRIMS reaction microscope built by Alexander Hartung as part of his doctoral research in the experiment hall of the Faculty of Physics. Credit: Alexander Hartung.

La quantité de mouvement de la lumière

Bien que de masse nulle, la lumière possède une quantité de mouvement ...

Vers de nouvelles technologies de chargeurs

Image Vedecom - DR

Des composants indispensables

De nombreux appareils électriques fonctionnant sur piles ont besoin d’être chargés régulièrement. On emploie donc des accumulateurs électrochimiques. Ces derniers sont rechargeables un très grand nombre de fois, contrairement aux piles. Téléphones ...

Un micro-accélérateur de particules

Vue du tunnel du LHC - Auteur : Maximilien Brice, CERN

Des ondes électromagnétiques pour accélérer les particules

Les physiciens de l’infiniment petit emploient des accélérateurs pour communiquer aux particules de très grandes vitesses afin de produire des collisions énergétiques. Au CERN par exemple, ...

Tromper une caméra thermique

Caméras thermiques : « filmer la température »

Tout corps, en raison de sa température, émet par sa surface un rayonnement dont le spectre (fréquence ou longueur d’onde en abscisse, intensité en ordonnée) couvre théoriquement toute la gamme des ondes électromagnétiques, l’intensité de l’émission variant ...

Piles bêtavoltaïques au carbone 14 recyclé

Des piles « bêtavoltaïques »

Certains noyaux radioactifs, généralement ceux possédant trop de neutrons par rapport à leurs protons, transmutent un neutron en proton, électron et antineutrino. Cette réaction s’appelle la radioactivité bêta moins et s’écrit n -> p + e- + v. L’électron est émis avec une énergie moyenne de 50 keV. On parle de « rayonnement bêta » ou « électron bêta ». L’énergie de l’électron peut être mise à profit en étant convertie en électricité dans un semi-conducteur, de la même manière que l’énergie du photon est employée dans les piles photovoltaïques.

Les piles « bêtavoltaïques » ont ainsi vu le jour au cours des années 1970. La source bêta radioactive employée était le prométhium-147 ou Pm-147. Elles ont été surtout utilisées pour alimenter les pacemakers. Mais les piles « lithium-ion » offrant de meilleures performances, notamment avec une meilleure durée de vie, sont venues les supplanter sans leurs défauts. L’inconvénient majeur de ces « bêtapiles » provenait du fait qu’elles contenaient non seulement du Pm-147 mais aussi du Pm-146 émetteur de rayonnement gamma qu’il fallait arrêter. Aussi, l’essentiel du volume de ces piles était occupé par de la matière employée comme écran pour stopper ce rayonnement. Ces piles ont donc disparu du paysage.

Un moyen d’utiliser le carbone 14

L’idée de l’énergie bêtavoltaïque n’a pas été abandonnée pour autant. Elle a d’ailleurs refait surface récemment avec comme objectif d’employer le carbone-14 comme source d’énergie. Pour mémoire, le carbone occupe la sixième case du tableau périodique des éléments et possède donc 6 électrons et 6 protons. L’essentiel du carbone sur Terre possède également 6 neutrons. C’est le Carbone-12 ou 12C. L’isotope naturellement très rare du carbone (1 atome sur 1012) avec 8 neutrons ou 14C est instable, radioactif bêta. Or, les Britanniques possèdent beaucoup de C-14 dont ils ne savent que faire. En effet, la technologie employée dans certaines de leurs centrales nucléaires fait appel au graphite comme modérateur, pour réduire la vitesse des neutrons. Mais ce bombardement neutronique produit d’importantes quantités de C-14. Ce radioisotope serait ainsi recyclé dans des piles d’une nouvelle génération, employées dans certains dispositifs électroniques, notamment à bord de satellites. Mais une source bêta ne suffit pas, il faut aussi un semi-conducteur. Or, le carbone est un semi-conducteur. Par conséquent les piles envisagées sont formées de carbone avec une part de C-14.

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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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