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L'ancêtre du laser : sur la voie d'un come-back ?
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André
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Inscrit le: 07 Jan 2007
Messages: 11024
Localisation: Montreal 45.500°N, 73.580°W

 Message Posté le: Sam 22 Sep 2012 10:03 pm    Sujet du message: L'ancêtre du laser : sur la voie d'un come-back ?
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SAlut à tous

Les lasers constituent un outil majeur des sciences actuelles, mondialement répandu, et sont utilisés dans de nombreux domaines de recherche, d'ingénierie, ou encore médicaux.

Leur découverte a fait l'objet du prix Nobel de physique en 1964, et a été une révolution technologique dont de nouvelles applications continuent d'être découvertes chaque jour.

Cependant, peu de gens connaissent l'existence de l'ancêtre du laser : l'outil qui a été à l'origine de cette invention, les premières recherches qui ont ouvert la voie du développement d'un faisceau ultra-concentré de lumière visible tel qu'on le connaît aujourd'hui.

Développés à partir d'une idée postulée par Albert Einstein stipulant que dans certains matériaux, l'énergie peut être concentrée en faisceaux d'ondes électromagnétiques oscillant de façon synchrone, les premiers masers (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ont vu le jour en 1953.

Au lieu de concentrer d'intenses faisceaux de lumière comme le font les lasers que l'on connaît actuellement, les masers permettaient d'obtenir un faisceau de micro-ondes.

Ils ont été utilisés par exemple pour permettre la première diffusion d'un programme télévisé transatlantique, pour la mise au point d'horloges atomiques, ou encore pour amplifier des signaux de communication très faibles provenant de sondes spatiales.

Les masers conventionnels fonctionnaient en amplifiant des micro-ondes à l'aide de cristaux tels que le rubis (le même matériau utilisé pour le premier laser optique), ou plus tard grâce à des cristaux atomiques (voir encadré).

Cependant ces techniques de "masing" requéraient des conditions extrêmes difficiles à mettre en place : il était ainsi nécessaire de s'approcher du zéro absolu (soit -273°C) et d'être en présence d'un champ magnétique intense, ou encore de travailler dans des chambres à vide.

Ainsi, les recherches sur le masing se sont rapidement reportées sur la lumière visible (donc les lasers), avec des outils plus faciles d'accès, et l'impact technologique des masers est resté jusqu'ici très limité.

Les masers à rubis sont des préamplificateurs à très faible bruit, utilisés depuis 1960 pour la réception de micro-ondes de signaux spatiaux, par exemple au Deep Space Instrumentation Facility (DSIF, Service d'instrumentation de l'espace profond) et au Deep Space Network (DSN, Réseau de l'espace profond).

Ces masers sont cryogénisés pour atteindre des températures inférieures à 5 K afin d'obtenir ces très faibles niveaux de bruit, et sont utilisés près de grandes antennes permettant de recevoir les signaux émis par des vaisseaux spatiaux explorant le système solaire.

Les travaux sur le maser n'ont pourtant pas cessés, et c'est grâce à des chercheurs de l'Imperial College et du National Physical Laboratory (NPL, Laboratoire National de Physique) que les projecteurs se tournent à nouveau vers l'ancêtre du laser.

Ces scientifiques ont ainsi découvert récemment un nouveau cristal, le p-terphenyl qui, une fois dopé au pentacène (chaînes de molécules à cinq anneaux), peut "pomper" l'énergie issue de la lumière jaune d'un laser médical (disponible sur le marché) et produire des micro-ondes synchrones dans l'air, à température ambiante, et sans champ magnétique (voir Figure 1).

Grâce à l'utilisation de ce cristal organique actif, les chercheurs ont réussi à amplifier des radiations à la fréquence de 1,45 GHz.

Le Dr Mark Oxborrow, chercheur au NPL et co-auteur de l'article publié dans la revue Nature sur ces recherches, a ainsi expliqué que "pendant un demi-siècle, le maser a été oublié, relégué au rang de cousin gênant du laser.

Notre percée majeure en termes de design du maser va permettre son utilisation dans l'industrie et par les consommateurs".

Bien que de nombreuses recherches sont encore nécessaires pour qu'ils soient aussi omniprésents que les lasers, ils pourront être des outils efficaces dans de nombreux domaines tels que la médecine ou l'aérospatial grâce à leur capacité d'amplifier des ondes de manière très propre, n'ajoutant que très peu de bruit au signal initial.


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Figure 1 : Un maser solide absorbant la lumière jaune
Crédits : Courtesy of NPL

C'est grâce à cette propriété qu'ils sont utilisés pour détecter des signaux extrêmement faibles provenant de sondes spatiales à des milliards de kilomètres de la Terre (telles que les sondes Voyager, développées en 1977 pour l'étude de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune).

Optimiste, le Dr Oxborrow a déclaré à BBC News : "On peut se permettre de rêver : il pourrait être possible de construire un radiotélescope avec un bruit très faible, 100 fois plus sensible que les modèles existant actuellement...

Ce type de masers pourrait être utilisé pour détecter des formes d'intelligence extraterrestre encore jamais détectées".

De plus, les micro-ondes peuvent traverser de nombreux matériaux qui bloquent la lumière, tels que les nuages ou la peau, et pourront ainsi être utilisées pour des applications médicales telles que des scanners possédant une meilleure sensibilité, apportant ainsi un nouvel outil de diagnostic aux médecins.

D'après les chercheurs de l'Imperial College, les masers pourraient également permettre de créer de nouveaux capteurs chimiques pour la détection à distance d'explosifs, ou pour la conception de nouveaux composants d'ordinateurs quantiques.

Avant de pouvoir espérer atteindre une utilisation aussi omniprésente que les lasers, des recherches supplémentaires sur les masers sont indispensables.

En effet, il faudra d'abord parvenir à un fonctionnement continu, puisque le prototype ne marche actuellement qu'en mode pulsé, et uniquement sur quelques fractions de secondes à la fois.

Il faudra également pouvoir l'utiliser sur une gamme de fréquences plus large afin d'en maximiser les propriétés.

Ces travaux seront par ailleurs accompagnés de la recherche de nouveaux matériaux moins énergivores, et de méthodes permettant de miniaturiser les masers.

Ainsi, l'article publié par les chercheurs du NPL et de l'Imperial College présente une avancée majeure dans le domaine des masers, jusqu'ici peu connus de la scène scientifique, mais dont les applications possibles en font un outil à fort potentiel.

Dans le contexte actuel, avec le succès de la mission Curiosity de la NASA, l'arrivée sur le marché d'outils permettant d'approfondir nos recherches spatiales pourrait avoir un impact conséquent sur les travaux des chercheurs du monde entier.

Le domaine médical pourrait également bénéficier grandement du développement de nouveaux scanners à sensibilité élevée, permettant par exemple une détection plus rapide des tumeurs, notamment avant qu'elles n'atteignent le stade métastasé.

Cette percée dans le domaine des masers est donc à suivre de près : une nouvelle révolution technologique semblable à l'arrivée du laser pourrait être à notre portée.

Les Sources :

- With the kind help of Dr Mark Oxborrow

- http://www.npl.co.uk/news/maser-power-comes-out-of-the-cold

- http://redirectix.bulletins-electroniques.com/vyrBl

- http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-19281566

-http://www.nature.com/nature/journal/v488/n7411/full/nature11339.html

- http://optics.org/news/3/8/19

- http://redirectix.bulletins-electroniques.com/8gheb

Rédacteurs : Eliette Riera

Origine :

BE Royaume-Uni numéro 117 (19/09/2012) - Ambassade de France au Royaume-Uni / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70996.htm

Amicalement
_________________
Etrange époque où il est plus facile de désintégrer l' atome que de vaincre un préjugé.

Einstein, Albert,
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BillyJ
Chroniqueur


Inscrit le: 17 Oct 2007
Messages: 559
Localisation: val-dor

 Message Posté le: Sam 29 Sep 2012 2:31 am    Sujet du message:
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Bonsoir

Bonne nouvelle Wink

@+
_________________
Astronomiquement votre " le valdorien"
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