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Prototypes, recherche, innovation

Une démarche collaborative

Dans le domaine de la recherche, la réalisation des expériences scientifiques requiert souvent de nouveaux instruments, plus perfectionnés, plus sensibles, plus puissants ou tout simplement adaptés à des conditions expérimentales particulières. Ces prototypes de laboratoire sont le fruit ...

Quarks : une combinaison à quatre

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Contrairement au proton et au neutron, les quarks sont des particules élémentaires, c’est-à-dire des particules qui ne sont pas elles-mêmes constituées d'autres « briques ». L’électron est élémentaire aussi, comme ...

La foudre bat des records

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Un moteur moléculaire à effet tunnel

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Un moteur quantique
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Vers de nouvelles technologies de chargeurs

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Des composants indispensables

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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, grâce à l’accélérateur LHC (le plus puissant du monde) qui fait 27 km de circonférence, les protons se percutent avec une vitesse égale à 99,999999 % de la vitesse de la lumière. En réalité, les protons sont pré-accélérés dans d’autres machines plus petites avant de pénétrer dans le LHC et subir leur accélération ultime. Par ailleurs, pour diverses applications, notamment médicales, des accélérateurs de particules plus modestes sont également nécessaires pour produire certains rayonnements employés en radiothérapie.

Les particules sont accélérées à l’aide de champs électromagnétiques, un peu comme des surfeurs avançant sur leurs vagues. L’énergie des particules augmente grâce aux ondes électromagnétiques qui leur en fournissent. Souvent, ce sont des microondes qui sont employées. Or, l’énergie du photon associé à l’onde est proportionnelle à la fréquence ou - ce qui revient au même - inversement proportionnelle à la longueur d’onde.

Ondes plus courtes, accélérateurs plus petits

L’idée que des chercheurs de l’université de Stanford aux Etats-Unis ont poursuivie consiste justement à accélérer des électrons avec des impulsions lasers infrarouges dont la longueur d’onde est de l’ordre de 1000 à 100 000 fois plus courte que les microondes. Cela signifie aussi des dimensions autant de fois plus petites. La taille d’un accélérateur comme le LHC devrait donc pouvoir être réduite à quelques dizaines de mètres, voire à moins d’un mètre. Pour le moment, les physiciens sont parvenus à accélérer des électrons à 1 keV (mille électronvolts) sur une distance de 25 micromètres. En effet, le « tube » de l’accélérateur a été dessiné sur une puce en silicium de 25 micromètres de long : il s’agit d’un sillon de 0,25 micromètre de large. C’est dans ce sillon que les électrons ont été accélérés à mille volts, grâce à 100 000 impulsions lasers par seconde traversant le sillon perpendiculairement. Afin que l’énergie des électrons atteigne 1 MeV soit 94% de la vitesse de la lumière, il faudrait mille tubes de ce type, soit une longueur de 25 mm. Compte tenu de l’exploit réalisé, les accélérateurs ultra-miniaturisés devraient voir le jour prochainement.

En savoir plus 
Sur l'utilisation des lasers pour accélérer les particules
https://home.cern/fr/news/news/physics/nobel-work-shines-light-particle-physics

Publié le 20/05/2020
 

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du premier stage au premier emploi


Emilie du Châtelet (1706-1749)
Le parcours inspirant de la première grande femme scientifique française

Longtemps ignorée, Emilie du Châtelet incarne désormais la femme des Lumières par excellence. Il aura fallu attendre le XXe siècle et un regain d'intérêt pour l'Histoire féminine pour que d'aucuns s'intéressent à la première femme authentiquement scientifique. Curieuse, ambitieuse, impertinente, Madame du Châtelet a fait figure de personnage anachronique au XVIIIe siècle, se permettant de corriger les travaux de Newton, d'affronter son amant Voltaire à un concours scientifique, ou encore de critiquer publiquement les théories communément admises.

Emilie ou l'Education

Emilie, née Gabrielle de Froulay Tessé, grandit dans un microcosme intellectuel étonnement inclusif vis-à-vis des femmes. Son père, agé de 58 ans à sa naissance, est particulièrement respectueux des choses de l'esprit, et tient à ce que sa fille bénéficie de la même éducation que ses frères : en plus de jouir d'un libre accès à la bibliothèque familiale, elle reçoit de la part de précepteurs des cours de latin, de grec, d’allemand, d'anglais, d'espagnol et d'italien. Fait rarissime à l'époque, il lui est même administré des leçons de mathématique et de physique, disciplines pour lesquelles elle se révèle douée. Très jeune, quand ses parents reçoivent le scientifique Fontenelle, la légende veut qu'elle lui demande des précisions quant à ses Entretiens sur la pluralité des mondes.

 

Derrière chaque grand homme se cache une femme

Après avoir accouché de trois enfants, Madame de Châtelet considère avoir rempli sa part du contrat matrimonial, et se sépare à l'amiable de son mari - celui-ci, très lucide de ses propres limites intellectuelles face à elle, n'opposera aucune objection. Emilie entreprend alors la formation scientifique dont elle a toujours rêvé, auprès des membres de l'Académie des Sciences, Maupertuis et Clairaut, dans son château de Cirey en Lorraine. Elle héberge Voltaire, en exil suite à la polémique créée par ses Lettres philosophiques ; ils vivront ensemble cinq ans. Voltaire se montrera très encourageant vis-à-vis des inclinations scientifiques de Madame, et ils formeront tous deux une équipe étonnante, se donnant pour objectif de diffuser les théories de Newton partout en Europe.

En 1737, Voltaire participe au concours sur la nature du feu et sa propagation organisé par l'Académie des Sciences. En se fondant sur la théorie aristotélicienne des quatre éléments, il cherche à déterminer le poids de cette substance matérielle que serait le feu, et multiplie les expériences. Emilie l'observe attentivement, mais n'est pas convaincue par ses hypothèses. Elle décide alors d'entrer dans la course, mais le concours n'est pas ouvert aux femmes. Emilie va au-devant de l'interdiction, grâce à l'anonymat des inscriptions. Ni elle, ni son compagnon ne remporteront le prix convoité, mais l'Académie, très impressionnée par ses travaux, décide d'imprimer le mémoire de Châtelet, chose inédite pour une femme.

Succès & postérité

Elle demande alors au mathématicien allemand Samuel Koenig de l'initier aux théories de Leibniz, qu'elle préfère à celles de Newton et dont elle rend compte dans ses Institutions de physique en 1740. Force de clarté et de pédagogie, l'ouvrage rencontre un important succès, au point que Koening s'accapare le mérite de son travail en se faisant passer pour l'auteur. Le même livre lui vaut une autre controverse : le secrétaire de l'Académie des sciences Dortous de Mairan conteste publiquement sa vision "extravagante" de la théorie des forces, à laquelle Emilie répondra : « Je ne suis pas secrétaire de l'Académie, mais j'ai raison, et cela vaut tous les titres ». D'aucuns considèrent cet épisode comme la première polémique intellectuelle confrontant un homme et une femme. Le livre bénéficiera d'une importante couverture médiatique, au point d'être traduit en allemand et en italien. En 1746, Châtelet, obtiendra même un poste à l'Université de Bologne, seule institution dédiée aux sciences et ouverte aux femmes à l'époque.

Cherchant à dépasser le débat Leibniz-Newton, elle se lance dans une traduction et commentaire du Philosophiae naturalis principia mathematica de Newton, publiée en 1687. Emilie ne se laisse impressionner en rien par le physicien, et soulève de nombreuses objections.

Vivant une grossesse particulièrement difficile à 43 ans, Émilie a le pressentiment qu'elle ne survivra pas. Aspirant à pérenniser son oeuvre, elle demande elle-même à ce que ses textes soient conservés au Département des Manuscrits, en mettant un point d'honneur à être présentée comme le seul auteur, craignant que ses ouvrages puissent à nouveau être attribués à un homme. Le 10 septembre 1749, à Lunéville, elle meurt en couche ; sa fille ne survit pas non plus. Voltaire qui l'aura assisté jusqu'au bout écrira « J’ai perdu un ami de vingt-cinq années, un grand homme qui n’avait le défaut que d’être femme, et que tout Paris regrette et honore. »

Pour en savoir plus

http://gallica.bnf.fr/essentiels/du-chatelet

Yannis Benzaïd
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