On a filmé le passage d’un électron !

Planet Techno Science — Fri, 26 Feb 2010 13:16:09 +0000

Visualiser en temps réel et en direct le mouvement et les propriétés des électrons à l’échelle atomique : un rêve de physicien devenu réalité. Grâce aux techniques laser de pointe comme celles des impulsions laser ultrabrèves attoseconde 1, très récemment développées par le groupe d’Anne l’Huillier au Lund Center Laser (Suède), une équipe internationale, comptant deux chercheurs CNRS en France 2, a en effet mis au point une expérience permettant de « filmer » le déplacement des électrons… ainsi que les interférences provoquées par ces particules en mouvement dans un champ électrique.
Les électrons sont des objets quantiques dont le comportement ne peut être décrit que de manière probabiliste. La propriété qui les rend si différents des objets ordinaires est une quantité mathématique, la « phase », qui leur permet de suivre plusieurs chemins à la fois pour atteindre un point donné. Jusqu’alors, obtenir une image expérimentale de la trajectoire de ces électrons et de leur phase était impossible car leur mouvement est tout simplement trop rapide pour être observé.
C’était compter sans l’inventivité de notre équipe de chercheurs. La clé de leur succès : tenter de filmer et de suivre les déplacements et les interférences des électrons sous forme de paquets d’ondes. Quèsaco ? On le sait, les électrons ont des propriétés ondulatoires : à l’état de repos, dans un atome, ils existent sous forme d’ondes stationnaires. C’est la superposition de ces ondes, appelée paquet d’ondes, qui permet aux électrons d’acquérir un mouvement.

Dans cette expérience, des électrons sont arrachés à des atomes d'argon à l'aide d'un laser attoseconde. À gauche, le paquet d'ondes électroniques interfère avec un champ électrique. - © LASIM

Retour, donc, à la fameuse expérience : « Une séquence d’impulsions laser attoseconde a été utilisée pour arracher les électrons d’atomes d’argon, ce qui était impossible avec les techniques laser antérieures, et les éjecter sous forme de paquets d’ondes, explique Franck Lépine ³. Ceux-ci interagissent avec le champ électrique créé par une impulsion laser infrarouge femtoseconde ⁴, pour créer des interférences. » Ce sont ces dernières que nos chercheurs ont captées, ce qui leur a permis de reconstituer le mouvement ainsi que la phase des électrons. « Combinée à l’imagerie, la technique laser attoseconde est unique par sa capacité à nous montrer à quoi ressemble un électron à travers une image expérimentale instantanée », conclut le scientifique. Prochaine étape : l’étude du mouvement des électrons dans une molécule, une ambition désormais à la portée de nos chercheurs.

Notes :

1. Une attoseconde vaut 10-18 seconde.
2. Franck Lépine, du Laboratoire « Spectrométrie ionique et moléculaire » (CNRS / Université Lyon-I), et Rodrigo Lopez-Martens, du Laboratoire d’optique appliquée (LOA, CNRS / ENSTA / École polytechnique/ Université Paris-XI).
3. Il est signataire de l’article publié dans Nature Physics, vol. 2, n° 5, mai 2006, Letters, pp. 323-326.
4. Une femtoseconde vaut 10-15 seconde.

Source : Alissar Cheaï – CNRS

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À l’aube de la période d’exploitation la plus longue de l’histoire du CERN

Planet Techno Science — Sun, 07 Feb 2010 02:57:25 +0000

Suite aux décisions prises lors de la réunion de Chamonix , les équipes préparent actuellement le LHC afin de pouvoir l’exploiter à une énergie de collision de 7 TeV sur une période de 18 à 24 mois. La consolidation des connecteurs du nouveau système de protection contre les transitions résistives (nQPS) s’est achevée avec succès et l’alimentation des aimants à une intensité élevée a pu commencer.

Les équipes installent le dernier connecteur du nouveau système de protection contre les transitions résistives Pour plus de photos »

Depuis la dernière édition du Bulletin, les quelque 4000 connecteurs électriques haute tension du nQPS ont tous été remplacés en un temps record. Les équipes mettent à présent à niveau les logiciels sur certaines des cartes de circuits électriques, un travail déjà terminé sur la moitié de la machine.

Parallèlement, le groupe responsable de la mise en service du matériel a commencé à alimenter les aimants dans tous les secteurs. Il s’agit là d’un long processus qui consiste à augmenter progressivement l’intensité afin d’atteindre les 6 kA nécessaires pour guider les faisceaux à une énergie de 3,5 TeV/faisceau. À présent, tous les secteurs ont réussi les tests à faible intensité, et le secteur 1-2 a été testé avec succès à l’intensité de 5 kA.

Au cours des prochains jours, les équipes vont alimenter à forte intensité tous les secteurs afin qu’ils soient prêts pour le « check out » de la machine, la phase de vérification ultime qui prépare la machine à l’exploitation avec faisceaux. D’après le calendrier actuel, les faisceaux devraient pouvoir circuler à nouveau dans le LHC vers la fin du mois de février.

Source : CERN

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