Je vais profiter cette semaine pour traduire un article épatant en vous traitant aussi le problème des lasers à créer sur une fréquence fixe mais CHOISIE …..Les gens ont pris l’habitude de l’usage des lasers –(les caissières avec la lecture de leurs codes-barres ! ).Mais ils n’en connaissent pas les limitations …… Donc bonne occasion pour parler d’un nouveau type !
Voici le premier article que j’ai sélectionné :Coming soon: Rydberg the movie
Free-electron lasers could track the motion of atomic electrons
Avertissement préliminaire du traducteur :
Ce qui vous étonnera peut-être dans la PHYSIQUE ATOMIQUE c’est le comportement de certains électrons ……..On croit en général qu’ ils restent fidèlement attachés « la corde au cou » très près de leur Président , le noyau …Alors que dans certains cas , ce dernier trouve les moyens de leur mettre une sorte de « laisse très élastique » ! C ‘est ainsi que ce qu’ on appelle atome de Rydberg , c’est l'état excité d'un atome, possédant un ou plusieurs électrons et dont le nombre quantique principal n ( le numéro de la couche) peut devenir très élevé ( 50 à 100) …A croire qu’ ils sont partis en ballade ! Ces atomes sont étudiables par le rayon de l'orbite d'un électron à l'aide de la théorie simple de l'atome de Bohr ……
Et voici ma traduction :
« Les mouvements d'atomes de Rydberg - contenant un électron excité à un état de haute énergie - pourraient bientôt être suivis en utilisant des lasers à électrons libres . C'est la conséquence de la recherche d'Adam Kirrander et Henri Suominen de l'Université d'Édimbourg au Royaume-Uni , dont les calculs suggèrent que le mouvement du nuage d'électrons d'un atome peut être suivi sur des échelles de temps de l ordre de la picoseconde . Outre la possibilité d’ améliorer notre connaissance de la façon dont les réactions chimiques se déroulent , leur technique pourrait également aider les physiciens à acquérir une meilleure compréhension du phénomène curieux surnommé la « lumière lente » .
En plus d'avoir un grand nuage d'électrons , la caractéristique inhabituelle d'un atome de Rydberg est que son électron fortement excité peut exister comme une superposition cohérente de plusieurs orbitales atomiques différentes . Ces orbitales interfèrent les uns avec les autres , ce qui signifie que le nuage d'électrons subit des modifications avec le temps. Ces fluctuations sont beaucoup plus lentes que le mouvement des électrons près du noyau atomique , ce qui explique pourquoi Kirrander et Suominen font valoir que ces fluctuations pourraient être suivies par des tirs des impulsions intenses et cohérentes de rayons X sur les atomes .
Or de telles impulsions peuvent être produites à l’ accélérateur à lasers à électrons libres tels que ceux de Linac Coherent Light Source (LCLS)a u SLAC National Accelerator Laboratory en Californie ou au X -ray Free Electron Laser ( XFEL ) , qui est prévu pour être mis en ligne à DESY à Hambourg , en Allemagne en 2016 . Kirrander et Suominen ont également calculé que le mouvement du " trou d’ électron- " correspondant à l'atome – c’est à dire cette superposition d’ orbitales internes que l'électron a laissé derrière lui - peut être visualisée par ce moyen . Comme les électrons internes sont impliqués dans des réactions chimiques , la nouvelle technique pourrait donc être un outil puissant pour les chimistes .
Pompe et sonde
L' expérience proposée par les chercheurs d'Edimbourg impliquerait de pouvoir tirer une impulsion de " pompe " sur une durée d'environ 1,5 ps lumière a partir d'un laser classique à gaz noble ,lequel mettrait une partie des atomes dans une superposition cohérente d'états fortement excités . Et quelques picosecondes plus tard, une radiographie par "sonde" d’impulsion d'un laser à électrons libres serait alors tiré sur le gaz…. une partie de ce rayonnement subissant alors une diffusion élastique du nuage d'électrons . La longueur d'onde choisie pour les rayons X les serait à la hauteur de la taille des atomes de Rydberg , qui entrainerait pour le rayonnement diffusé la creation d’un motif de diffraction.
Cette empreinte pourrait alors être convertie en une image directe du nuage d'électrons en utilisant un algorithme mathématique et alors une sorte de «film» de son mouvement pourraitt être réalisée en répétant la mesure et en faisant varier le délai entre la pompe et les impulsions de la sonde par des incréments de plusieurs picosecondes. Peter Weber de l'Université Brown aux États-Unis a dit à Physicsworld.com qu'une telle expérience devrait être possible à l' LCLS ou à XFEL et que son équipe a déjà réalisé des «expériences conceptuellement similaires» sur les molécules au LCLS , bien qu il n'ait pas eu l'air particulièrement interessé aux fonctions d'onde électroniques .
" Vraiment phénoménal "
Bien que les états de Rydberg de gaz nobles ne sont pas particulièrement intéressants pour les chimistes , Weber affirme que l'extension du nouveau concept expérimental des atomes aux molécules permettrait d’obtenir des informations chimiques . C'est parce que ces états de Rydberg sont des «observateurs» de la structure moléculaire , que Kirrander et la technique de Suominen pourraient fournir des informations importantes sur les distributions de densité électronique des électrons internes lorsqu’ils prennent part à une réaction . " Beaucoup de réactions chimiques réorganisent les électrons , parfois sur des surfaces électroniquement excités , et pouvoir observer le réarrangement des électrons tandis que les réactions se déroulent , ce serait vraiment phénoménal », dit Weber .
La technique pourrait également être utilisée pour acquérir une meilleure compréhension de la façon dont les rayons X interagissent avec les électrons dans les atomes et les molécules - un processus qui est au cœur de la diffraction des rayons X . Les physiciens savent que les électrons lents diffusent élastiquement ces rayons X , tandis que les électrons en se déplaçant rapidement interagissent via des processus eux inélastiques . Kirrander estime que la nouvelle technique pourrait faire la lumière sur le régime de transition entre ces deux processus , ce qui aiderait les scientifiques interprétant la diffusion des données de lasers à électrons libres .
Une autre utilisation possible de la technique pourrait être l'étude d'un effet appelé «blocus de Rydberg " , qui se produit dans les gaz atomiques ultra-froids . Dans ce cas , l' électron excité est partagé entre plusieurs atomes voisins et il n'est plus possible pour les autres états de Rydberg de se former dans le voisinage .Ces États de Rydberg se propagent à travers le gaz atomique comme une sorte de photon lent et ont été utilisés par les physiciens pour créer la « lumière lente » .
La proposition sera publiée dans un prochain numéro de Physical Review Letters .
À propos de l'auteur :Hamish Johnston est l'éditeur du physicsworld.com
Mon commentaire : il sera double
1 : j’ai déjà expliqué que ce genre de communication , conçue sur modèle mathématique et sans avoir mené la manip jusqu’ au bout , me « portait sur les nerfs » !Elle cherche surtout à dire : « je suis le premier à avoir eu l’idée !Et j’occupe le terrain ….. »
2 : BEAUCOUP PLUS INTERESSANT est l’explication que je vous ai promise sur ce type de laser ….Je me rappelle être rentré en chicane avec JEAN -JACK MICALEF à propos des valeurs de fréquences ad libitum et des servitudes des lasers ……Du fait de l'absence de miroirs adaptés, le phénomène de pompage laser utilisé dans les lasers classiques (par exemple dans les lasers à gaz , ceux que j ai utilisés , ou dans les diodes lasers) ne peut être employé TRES PRECISEMENT ET PARTOUT OU ON LE VOUDRAIT dans une large partie du spectre électromagnétique …..
Les lasers d'électrons libres ont un principe d'émission différent et faisant intervenir des électrons non liés à un atome particulier. Ces électrons sont d'abord accélérés au sein d'accélérateurs de particules jusqu'à une énergie parfois supérieure à 15 GeV pour les plus grosses machines puis passent au travers d'un "onduleur", qui n'est autre qu'une série d'aimants dont les pôles sont inversés. Il s'ensuit une trajectoire en zigzag des électrons et l'émission d'un rayonnement synchrotron. Ce qui est très intéressant , est que la valeur de l énergie varie en fonction de la longueur d'onde de la lumière que l'on veut produire….Et celle-ci peut être ajustée dans une gamme très large, allant de la lumière infrarouge aux rayons X. Comme les lasers à électrons libres ont été suggérés en 1971 par le physicien John M.J. Madey, mais qu’ il n'a élaboré le premier laser de ce type à l’université Stanford qu'en 1997 , je n’en disposais dans les années 70-75 ou plus tard en 83-85 et je pense q u ils seraient très utiles en séparation isotopique de l’hexafluorure d’uranium ….. voir ma photo pour le schéma de principe ( source+ accelerateur+ des series d onduleurs divers pour chaque frequence de sortie )
Je vous propose deux articles en traduction libre et je traduirai un autre article demain !
Quantized vibrations are essential to photosynthesis, say physicists
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High efficiency of reaction is "unambiguously" linked to non-classical behaviour
Physicists discover 3D versions of graphene
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Two compounds have Dirac cones in the bulk
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