Pour la Science de Décembre

Sun, 07 Dec 2014 00:00:00 +0000

D’habitude je déguste mon numéro de “Pour la Science” petit à petit pendant le mois. Mais là j’ai dévoré le en quelques heures de voyage en train : il est plein d’articles passionnants sur des sujets très variés.

Dans “ ”, Niayesh Afshordi, Robert Mann et Razieh Pourhasan de l’ proposent une idée assez stupéfiante : notre univers à 3 dimensions serait issu de l’effondrement d’une étoile à 4 dimensions en trou noir… Selon eux, mathématiquement du moins, l’horizon des événements d’un trou noir à 4 dimensions correspond notre univers à 3 dimensions, ce qui permet d’éliminer la “singularité” des trous noirs et du Big Bang en même temps, et de ne plus avoir besoin de postuler une . Je ne sais pas vraiment quoi penser de cette théorie qui me sembler qu’elle n’en résout, mais comme je suis en train de lire Lee Smolin (2014). La Renaissance du Temps: pour en finir avec la crise de la physique. Dunod. qui la pousse encore plus loin, j’en reparlerai plus tard.

L’article “ ” m’a littéralement scotché. Kim Ta Phuoc, Cédric Thaury (tous deux du ) et Sébastien Corde y expliquent comment faire un de quelques mètres de long, et à la différence de l’article précédent, l’expérience a été faite, et ça marche ! Le principe est l’ : un laser produisant des impulsions extrêmement puissantes mais tout aussi extrêmement brèves. En traversant un , l’impulsion crée des ondes de densité dans le champ électrique un peu comme un bateau crée des vagues de sillage, et sur ces vagues, les électrons du plasma se mettent à “surfer”, accélérant à plusieurs centaines de MeV en quelques millimètres seulement au lieu des kilomètres requis avec un accélérateur “classique”.

Le champ électrique qui se forme dans un gaz atomique derrière une impulsion laser ultrabrève est montré ici sous la forme de vagues bleues que descendent des paquets d’électrons en voie d’accélération. C’est le principe des accélérateurs laser-plasma. (illustration Pour La Science)

Par un mécanisme que je n’ai pas bien compris, tous les électrons accélèrent en fait en zigzaguant à la même fréquence, et à chaque virage émettent chacun un photon à haute énergie. On obtient ainsi des impulsions de voire d’une très bonne qualité, et dont la brièveté est un avantage dans beaucoup d’applications. Outre la radiothérapie, on devrait arriver bientôt à faire de la sur des molécules organiques délicates, voire “in vivo”. Et quand les physiciens se mettent imaginer comment filmer des molécules dont les liaisons chimiques seraient brisées une à une, je deviens juste impatient de voir ça !

“ ” est un peu la réponse du berger à la berger : “mon est plus puissant que ton laser-plasma”, expliquent Nora Berrah et Philip Bucksbaum. Ils décrivent comment un projet militaire de “guerre des étoiles” démarré sous Reagan a (tout de même…) résulté en quelque chose d’utile sous la forme du LCLS qui a été ajouté à l’accélérateur linéaire de Stanford pour devenir la plus intense source de rayons X artificiels. Une des applications les plus sidérantes de l’engin est la production d’ “atome creux”. C’est un phénomène incroyable : les sont transparentes aux rayons X, sauf la couche K, la plus interne. En exposant un atome à un flux de rayons X, les deux électrons de cette couche se font “souffler” hors de l’atome, qui devient “creux”. Deux électrons de la couche L juste supérieure vont tomber à la couche K, créant un vide de deux électrons rempli par 2 électrons de la couche M etc. Mais si le rayonnement X est suffisamment intense, la couche K se fait “souffler” au fur et à mesure, et l’atome perd tous ses électrons “par l’intérieur”. Ca s’appelle la “relaxation Auger”, ça ne dure que quelques secondes, et là encore les physiciens pensent arriver à “filmer” le phénomène à l’aide d’impulsions X ultra brèves.

“ , le jeu se poursuit” est un hommage au génial auteur de qui aurait eu 100 ans cette année. Sa rubrique était l’une des raisons pour lesquelles je piquais les “Pour la Science” de mon père jusqu’en 1981. il m’a fait découvrir le et le entre autres choses qui m’intéressent . L’article montre aussi comment cet autodidacte a saisi l’opportunité d’un article (sur les ) pour consacrer sa vie à sa passion en développant une correspondance épistolaire fertile en articles passionnants avec des gens aussi variés que Dali etc… Je suis très heureux d’ que cette ouverture se perpétue jusqu’à Jean-Paul Delahaye qui tient la rubrique actuellement.

Jean-Paul se demande ce mois-ci sil existe “ ” La d’Howard Gardner se heurte à la vision des informaticiens d’une seule intelligence, testable par le , voire quantifiable par des taux de compression des données comme l’a proposé . Dans cette optique, propose une mesure mathématique universelle d’intelligence : “la réussite moyenne d’une stratégie dans l’ensemble des environnements envisageables.” (voir ). Séduisant, mais pas facile à mesurer en pratique. En attendant une meilleure idée, Hutter propose un à partager entre les auteurs de programmes capables de comprimer le contenu de la Wikipédia le mieux possible. Il explique est que pour bien comprimer (=résumer) des données, il faut les comprendre. Je vais évidemment m’attaquer à ce challenge, je vous en recauserai en 201x …

Intelligence toujours dans “ ” où Anna Smet, Catherine Hobaiter et Richard Byrne font le point sur les capacités cognitives des pachydermes. Il s’avèrent qu’ils sont capables de distinguer les ethnies des humains d’après l’habillement, de reconnaître plus d’une centaine de congénères d’après les infrasons qu’ils produisent, et il semblerait bien que ce soit les seuls animaux qui aient certains égards pour les squelettes de leurs ancêtres. Un article émouvant et qui pousse évidemment à la réflexion sur nos intelligences naturelles et artificielles.

Pour terminer sur une note ludique, nos signent un article sur les “ ” type Beyblade qui enchantent nos bambins. (c’est encore la mode cette année ?) Les caractéristiques des toupies leurs confèrent des avantages et inconvénients à bien balancer par rapport aux toupies adverses lors d’un combat. Me suis demandé si des ne rendraient pas le jeu encore plus “intéressant”…

Bref, que des bonnes choses dans ce numéro. Foncez chez votre marchand de journaux !

La ChemCam de Curiosity

Mon, 26 May 2014 00:00:00 +0000

Vu la photo ci-dessous dans un consacré au . C’est juste un forage sur Mars… Mais qu’est-ce donc que cette ligne de points noirs ? D’après la légende, ils ont été faits par un “rock-zapping laser”… Le mystère s’épaississait, il fallait que je cherche, que je sache.

trou foré sur Mars par le robot Curiosity et, dans le trou, une ligne de cicatrices produit par son "rock-zapping laser". ∅ trou 16 mm environ (détail d’une image NASA, cliquer pour l’image complète)

En fait il s’agit de traces de mesures faites par la , un dispositif digne d’un Maître Jedi : un laser vaporise la matière, et un spectromètre analyse la lumière émise par le plasma pour en déterminer les constituants. Ca s’appelle ou “LIBS” en anglais.

Vois-tu, jeune padawan, d’après la couleur, cette porte est en titane-béryllium…

C’est même plus fort qu’un Maître Jedi, car la ChemCam fonctionne jusqu’à 9 mètres de distance ! Et en utilisant une série de courtes impulsions, elle peut commencer par “nettoyer” la surface à analyser de la poussière ou de l’oxydation de surface pour atteindre la roche proprement dite.

Concrètement, la partie optique de la ChemCam se trouve dans le mât qui domine le robot, juste à côté de la caméra “ ” qui lui sert de viseur, alors que les spectromètres sont dans le corps du robot :

Diagramme bloc de l’instrument ChemCam. Credit: ChemCam/LANL/IRAP/CNES

La ChemCam a été en partie conçue et réalisée par des équipes françaises (bravo les voisins, cocorico! ) notamment le laser qui a été développé par Thalès. Ce laser produit des impulsions très courtes de 8 nanosecondes environ, et d’une énergie de 30 milliJoule seulement . C’est très très faible. Mais 30

\[mJ\]

/ 8

\[ns\]

ça fait dans les 3.75 MW de puissance ! ( J’ai pour être sur …) Comme il faut environ 1GW/cm² pour créer le plasma de roche, le “rock-zapping” laser ne zappe qu’un tiers de mm² environ, mais ça suffit pour le spectromètre.

(ajout du 27.5.14) En 8 nanosecondes, la lumière ne parcourt que 2.4 mètres ! Le laser est déjà “éteint” lorsque la lumière atteint un rocher à 8m de Curiosity. L’impulsion ressemble donc plus à un tir de pistolet laser qu’à un coup de sabre.

La ChemCam fonctionne très bien, elle a vaporisé son 100'000ème morceau de roche lunaire martienne (!) en novembre 2013 dont je ne sais pas combien dans des trous perçés par la Comme l’indique Sylvestre Maurice du CNES de l’ , un des concepteurs de la ChemCam , ça permet de faire des statistiques plutôt que de se satisfaire de quelques mesures ponctuelles.

Voilà, ma curiosité est satisfaite pour quelques heures…

Références:

" ", 2011, le Figaro
S. Maurice et al. “The ChemCam Instrument Suite on the Mars Science Laboratory (MSL) Rover: Science Objectives and Mast Unit Description” , 2012, Space Science Reviews, Volume 170, Issue 1-4, pp 95-166 \[[pdf](https://www.researchgate.net/profile/David_Baratoux/publication/257664696_The_ChemCam_Instrument_Suite_on_the_Mars_Science_Laboratory_%28MSL%29_Rover_Science_Objectives_and_Mast_Unit_Description/file/50463526ee47fa6a2b.pdf)\]61 pages avec la description très complète!
" ", novembre 2013, Thalès
interview de Sylvestre Maurice de l’IRAP

Laser | Dr. Goulu

Pour la Science de Décembre

La ChemCam de Curiosity

Références: