Paris, 17 juillet 2013

Du supercourant à travers un atome

Un supercourant peut traverser un contact constitué d'un seul atome entre deux électrodes supraconductrices. Une expérience de spectroscopie, réalisée par le Service de physique de l'état condensé (CEA/CNRS), a mis en évidence les états quantiques électroniques qui transportent ce supercourant. L'expérience, d'une portée générique pour l'électronique supraconductrice, est décrite dans la revue Nature du 18 juillet.

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Paris, 9 décembre 2009
Fermi détecte l'éruption la plus intense jamais observée en rayons gamma
L'éruption exceptionnelle d'un « blazar(1)» a été détectée par les équipes de la collaboration Fermi, qui implique le CNRS-IN2P3(2) et INSU(3) et le CEA-Irfu(4). Cette galaxie à noyau actif est ainsi devenue la source la plus brillante du ciel observée en rayons gamma. Sa détection devrait permettre de donner un éclairage unique sur le fonctionnement de ces objets cosmiques extraordinaires.
Appartenant à la famille des blazars, la galaxie 3C 454.3, située à 7,2 milliards d'années lumière dans la constellation de Pégase, a attiré l'attention de l'équipe du  télescope Fermi, lancé par la Nasa, et des astronomes du monde entier. Une série d'éruptions successives débutée le 15 septembre a rendu cette galaxie 10 fois plus lumineuse que l'été dernier, en  faisant ainsi la source la plus brillante du ciel observée en rayons gamma.
 
Comme beaucoup de galaxies à noyaux actifs, les blazars émettent des jets dirigés dans des directions opposés de part et d'autre du plan de la galaxie.  Ces jets sont composés de particules accélérées à des vitesses proches de celle de la lumière grâce à l'énergie provenant de matière tombant vers le trou noir du centre de la galaxie. La brillance exceptionnelle en rayons gamma d'un blazar s'explique par son orientation : l'un des jets est pointé directement vers nous, ce qui amplifie sa luminosité.
 
La source persistante la plus brillante du ciel gamma est habituellement le pulsar Vela (étoile à neutrons), distant de seulement 1000 années lumière. « La galaxie active  3C454.3  est 7 millions de fois plus éloignée et pourtant, durant l'éruption actuelle, elle est deux fois plus brillante que Vela », précise Lise Escande, doctorante au CENBG (Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan), qui travaille sur l'analyse scientifique de cet événement au sein de la collaboration internationale Fermi(5).  « Cela représente une quantité incroyable d'énergie rayonnée, qui ne peut pas être maintenue continuellement. » La cause des variations d'activité reste indéterminée, mais elle est probablement liée à des phénomènes ayant lieu dans le disque d'accrétion qui alimente le jet en énergie ou au voisinage immédiat du trou noir d'où émerge le jet. 
 
Les blazars émettent aussi des rayonnements de plus basse énergie. La luminosité de 3C 454.3 a également augmenté dans les domaines radio, optique et X. L'activité est constamment surveillée par un réseau d'observatoires répartis sur l'ensemble du globe, les variations corrélées entre différents rayonnements étant riches d'enseignement. Des événements exceptionnels tels que l'éruption de 3C454.3  fournissent un éclairage unique sur les phénomènes à l'œuvre et les conditions physiques qui prévalent dans ces objets extraordinaires.

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Paris, 18 octobre 2012

Une nouvelle méthode pour concevoir des langues électroniques
De la même façon que les nez électroniques sont capables d'analyser des gaz (odeurs), les langues électroniques sont dédiées à l'analyse des liquides et trouvent de plus en plus d'applications dans l'industrie agroalimentaire, l'analyse de l'environnement et le domaine de la santé. Ces dispositifs qui s'inspirent des procédures physiologiques du goût, utilisent des capteurs intégrant différents composés, souvent longs à fabriquer. Des chercheurs du CEA, du CNRS, de l'Université Joseph Fourier et de l'Université Paris-Sud1, ont mis au point une méthode novatrice qui simplifie grandement la conception de ces langues électroniques, en s'inspirant de la façon dont des protéines sont reconnues par les Héparanes Sulfates (sucres complexes naturels) présents à la surface des cellules. Ces résultats ont été publiés dans la revue Angewandte Chemie du 8 octobre.
Les auteurs de l'étude ont mis au point une méthode combinatoire évitant de s'astreindre à la préparation de nombreuses molécules différentes utilisées classiquement pour les langues électroniques. Les chercheurs préparent d'abord différentes solutions en mélangeant seulement deux petites molécules ayant des propriétés physico-chimiques distinctes, et en variant leurs proportions relatives. Ils déposent ensuite des gouttes de ces solutions sur un substrat, afin de créer un réseau de plots ou capteurs par auto-assemblage des molécules en monocouche. C'est l'ensemble des signaux issus de tous les capteurs qui constitue la signature, ou le "goût", d'une protéine et permet de générer son « profil 2D ou 3D » caractéristique. Cela a permis par exemple de distinguer des chimiokines de structures très voisines. Si plusieurs protéines sont présentes simultanément, le "goût" du mélange peut être décomposé en ses composantes individuelles et chaque protéine reconnue. Dans l'exemple relaté dans Angewandte Chemie, avec deux molécules,  onze récepteurs combinatoires sont produits, ce qui génère  onze signaux. En passant de 2 à 3 molécules différentes dans la composition des plots, on multiplie par 6 le nombre de récepteurs combinatoires distincts et on affine d'autant la sensibilité de la langue pour reconnaître des protéines très similaires.

Pour la détection du signal, les chercheurs ont utilisé une technique déjà connue mais jamais utilisée dans ce domaine, l'imagerie par résonance de plasmons de surface (SPRi) : le substrat est un prisme optique recouvert d'une fine couche d'or dans laquelle les mouvements collectifs des électrons (plasmons) sont modifiés chaque fois qu'une protéine s'adsorbe sur l'un des capteurs. Cette modification est mesurée optiquement. Les avantages de cette technique sont nombreux : pas besoin de marqueur fluorescent ou radioactif, lecture en parallèle et en temps réel de tous les plots.

Grâce à sa simplicité, cette nouvelle approche pourrait conduire au développement de langues artificielles fiables et peu onéreuses, pour l'agroalimentaire, l'analyse de l'environnement ou le domaine de la santé.

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Paris, 26 mars 2010
LHC : ouverture de la chasse aux particules !
Mardi 30 mars 2010, le Grand collisionneur de hadrons (LHC, Large Hadron Collider) au Cern à Genève, devrait produire ses premières collisions de protons à haute énergie. Les premières collisions engageront la recherche dans des domaines encore inexplorés des lois fondamentales qui régissent l'Univers. L'événement fera l'objet d'une retransmission télévisée en français par Eurovision de 9h à 11h. Le CNRS/IN2P3(1) et le CEA/Irfu(2) sont impliqués dans l'ensemble des expériences : leurs chercheurs sont à votre disposition pour commenter l'événement.
Le LHC, dont la construction et la mise en œuvre mobilise depuis 25 ans des milliers de chercheurs, d'ingénieurs et de techniciens dans plus de 50 pays, va apporter des éléments de réponses à certaines questions essentielles de la physique des particules. L'énergie sans précédent qu'il atteindra pourrait même révéler des résultats tout à fait inattendus. Au cours des dernières décennies, les physiciens ont décrit de plus en plus précisément les particules fondamentales qui constituent l'Univers, ainsi que leurs interactions. Cette compréhension de l'Univers, qui constitue le modèle standard de la physique des particules, présente cependant des failles et ne répond pas à toutes les questions. Pour combler ces lacunes, les scientifiques ont besoin de données expérimentales que le LHC va leur permettre d'obtenir.

Des faisceaux de protons circulent depuis le 19 mars 2010 à une énergie de 3,5 TeV(3) dans le tunnel du LHC, une énergie jamais atteinte auparavant par aucun accélérateur de particules. Mardi 30 mars, les opérateurs du LHC tenteront pour la première fois de réaliser des collisions au niveau d'énergie record de 7 TeV (3,5 TeV par faisceau). La procédure pour amener les faisceaux à entrer en collision est complexe. Par comparaison, aligner les deux faisceaux revient à lancer deux aiguilles de part et d'autre de l'Atlantique et à les faire se rencontrer au milieu de l'océan. Il est donc possible que plusieurs jours soient nécessaires avant de produire de telles collisions. Le jour de la première tentative, l'événement sera transmis en direct depuis le Cern.

En France, plus de 400 physiciens et ingénieurs du CEA/Irfu et du CNRS/IN2P3 ont contribué à la genèse et au développement des quatre détecteurs du LHC. Leur forte participation à l'effort de R&D en matière d'instrumentation a permis aux équipes françaises de jouer un rôle majeur dans le choix des technologies retenues, dans la conception et la réalisation des détecteurs. La France tient également une place importante dans la grille de calcul qui permet de mutualiser les ressources de centaines de milliers d'ordinateurs pour traiter les données fournies par les détecteurs du LHC.

Les quatre détecteurs du LHC ont des buts et des conceptions complémentaires. Atlas et CMS sont notamment destinés à déterminer l'existence d'un ou de plusieurs bosons de Higgs(4) et à «traquer » de nouvelles particules appelées « supersymétriques ». Ils seront capables de traiter le même volume d'informations que tout le réseau de télécommunications européen actuel. Deux autres détecteurs sont destinés à des études particulières : Alice et LHCb. L'expérience Alice doit pouvoir mettre en évidence et étudier un état particulier de la matière aux origines de l'Univers, le plasma quark‐gluon, un état où quarks et gluons ne sont pas “ emprisonnés ” sous forme de protons et de neutrons. En étudiant spécifiquement les mésons B (particules composées d'un quark b et d'un antiquark), l'expérience LHCb s'intéressera à l'antimatière, l'objectif étant de mieux comprendre pourquoi l'Univers est constitué de matière plutôt que d'antimatière.

Le 30 mars prochain est un événement très attendu par les physiciens du monde entier travaillant auprès des détecteurs, pour lesquels de nouveaux horizons scientifiques s'ouvriront. À ce niveau d'énergie, les scientifiques vont pouvoir vérifier les données et prédictions des expériences précédentes. En particulier, les nouvelles particules, prédites ou non, qui pourront être découvertes les aideront à comprendre comment fonctionne notre Univers.

Une fois les collisions à 7 TeV effectuées, il est prévu de faire fonctionner le LHC en continu pendant une période de 18 à 24 mois, avec un court arrêt technique à la fin de 2010. On disposera alors de suffisamment de données pour confirmer la prééminence du LHC au plan mondial dans le domaine de la physique des hautes énergies. Au terme de cette première phase d'exploitation, un arrêt plus long permettra de préparer le LHC à une énergie encore plus élevée : l'énergie de collision nominale de 14 TeV.