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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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La foudre bat des records

CC BY SA André Karwath aka Aka

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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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Le protée anguillard, un animal surprenant
Le protée anguillard est un animal amphibien qui intéresse les scientifiques.

Source : wikimedia commons Gzen92 / CC BY-SA

Un amphibien

La « salamandre des grottes » appelée aussi « salamandre blanche » ou encore « olm » est un animal bien étrange. Comme son nom l’indique, c’est une espèce appartenant à la famille des salamandres, c’est donc un amphibien comme les grenouilles. Mesurant une trentaine de centimètre de long, il possède des branchies externes. Aussi, il rappelle l’axolotl, d’autant qu’il est blanc. En revanche, les mouvements de son corps quand il nage évoquent l’anguille. On l’appelle également « protée anguillard » ou tout simplement « protée ». Exclusivement aquatique, le protée vit dans des grottes très sombres. On le trouve en Italie, Slovénie, Croatie, Bosnie… le long de la mer Adriatique.

Très économe en énergie

Il intéresse les biologistes, notamment en raison de son adaptation à l’obscurité. Totalement aveugle, il est en revanche très sensible aux vibrations ainsi qu’aux signaux chimiques. Les études menées ces dix dernières années sur l’animal ont abouti à des résultats tout à fait surprenants quant à sa biologie particulièrement économe en énergie, sans doute en raison de la rareté de la nourriture dans les grottes obscures.  Ayant marqué les individus d’une caverne, les chercheurs ont noté que les protées ne se déplacent que très peu, en général à peine au-delà de quelques mètres par an, l’un des protées étant resté à sa place durant sept ans !  Il faut quinze ans pour que la larve devienne adulte, mais le protée peut se reproduire à l’état larvaire. Le rythme de reproduction est faible, en moyenne une fois tous les douze ans environ. Les protées ne mâchent pas leur proie (insectes, crustacées et escargots) et peuvent rester sans manger pendant… dix ans ! Ils peuvent même résorber leurs propres tissus si nécessaire.

Toutes ces caractéristiques extrêmes, hors du commun, sont autant de questions pour les biologistes pour comprendre la physiologie du protée. En particulier leur grande longévité, généralement de soixante-dix ans, est mal expliquée, certains individus ayant même vécu plus de cent ans !

Kamil Fadel
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