Phononique et métamatériaux acoustiques

Header: [end] Image block: [begin]
Text: [begin]
Propagation d’ondes en milieux complexes : approches théorique et expérimentale
Animateur : Badreddine ASSOUAR
Participant : Badreddine ASSOUAR,Mourad OUDICH
Les cristaux phononiques et métamatériaux acoustiques constituent une thématique qui a été lancée en 2006 au laboratoire. Il s’agit de structures ou matériaux artificiels présentant des bandes fréquentielles interdites pour toute propagation d’ondes élastiques ou acoustiques appelées : bandes interdites. L’idée est d’abord de proposer puis d’étudier de nouveaux concepts et structures par des approches à la fois théoriques/numériques et expérimentales. Nous nous intéressons aux cristaux phononiques à résonance locale (LRPC) opérant dans les régimes soniques et hypersoniques. Il s’agit d’exploiter le régime sub-longueur d’onde inhérents aux LRPC pour développer des applications en basses fréquences (isolation sonique, isolation dans les systèmes aérospatiaux et aéronautiques…), et des applications en hautes fréquences (filtrage très sélectif, guides d’onde, démultiplexage, capteurs…). Ces structures peuvent être micro ou nanostructurées pour les applications hautes fréquences, ou macroscopiques (millimétriques) pour les basses fréquences. Cette homothétie sur les dimensions permet d’étudier les phénomènes et mécanismes physiques sous-jacents à ces matériaux artificiels dans des régimes fréquentiels différents et d’exploiter leurs propriétés uniques qu’on ne peut trouver dans la nature (indice de réfraction négatif, densité de masse effective négative, module élastique négatif …).

Nos études se déclinent sur deux volets. Premièrement, nous étudions des LRPC ou métamatériaux acoustiques bidimensionnels en plaque à base de cylindres ou d’inclusions sur ou incorporés dans des plaques minces. La figure 1 en montre un exemple composé d’une plaque mince d’aluminium sur laquelle sont arrangés des cylindres composés de silicone rubber et de tungstène. Ces structures macroscopiques présentent des bandes interdites allant de 600 Hz à 3kHz en fonction des paramètres géométriques. La figure 2 illustre un exemple de mesures expérimentales par vibrométrie Doppler dans des guides d’ondes créés dans ces métamatériaux où nous exploitons le régime sub-longueur d’onde pour confiner et guider des ondes élastiques de très basses fréquences.

DOCUMENT      ijl.univ-lorraine.fr     LIEN

Rosetta : l'eau de la comète Tchouri ne ressemble pas à celle de la Terre
Par Audrey Boehly
Voir tous ses articles
Publié le 10-12-2014 à 20h28
Mis à jour le 12-12-2014 à 10h15

La sonde européenne livre des résultats qui disqualifieraient les comètes comme source principale de l'eau sur Terre. Mais l'hypothèse des astéroïdes reste d'actualité.

Montage de quatre images de la comète Tchouri prises par la caméra de navigation de Rosetta le 26 septembre 2014 à une distance de 26,3 km. (ESA/Rosetta/NAVCAM)

RECEVOIR LES ALERTES
À LIRE AUSSI
        Rosetta : on a (presque) retrouvé le lander Philae !
        Et si après Philae, Rosetta se posait elle aussi sur la comète?
ORIGINE. D'où vient l'eau qui recouvre la surface de la Terre ? Cette question, intimement liée à celle de l'apparition de la vie, taraude les scientifiques. Parmi les scénarios envisagés par les chercheurs, l'un d'eux avance que les comètes ou les astéroïdes auraient pu déposer l'eau sur notre planète lors d'un bombardement intensif, il y a environ 4 milliards d'années.
Pour en avoir le cœur net, l'instrument ROSINA - un spectromètre embarqué sur la sonde Rosetta - a analysé les gaz qui composent l'atmosphère de la comète Tchourioumov-Gerasimenko. Les données recueillies, publiées mercredi 10 décembre 2014 dans Science Express, montrent que les comètes n'auraient peut-être pas participé majoritairement à ce processus.

Rapport isotopique de l'hydrogène dans l'eau sur différents astres du système solaire. Les planètes apparaissent en bleu, les astéroïdes en gris, les comètes du nuage d'Oort en rose, les comètes joviennes en rose et Tchouri en jaune. Source : Altwegg et al. 2014
SIGNATURE CHIMIQUE. Depuis l'arrivée de la sonde en orbite de Tchouri début août 2014, ROSINA a réalisé plusieurs dizaines de milliers de spectres permettant aux scientifiques de détecter de nombreuses molécules, dont de la vapeur d'eau en proportion importante. Jusqu'ici rien d'étonnant sachant que les comètes sont principalement constituées de glace.
Le spectromètre a aussi pu mesurer la proportion d'hydrogène par rapport à celle de son isotope le deutérium au sein des molécules d'eau (voir notre encadré ci-dessous). Ce ratio , qui dépend des conditions dans lesquelles les molécules se sont formées, constitue une véritable signature chimique. On peut donc la comparer à celle retrouvée sur Terre et déterminer s'il y a un lien entre elles. "C’est un peu comme faire l’analyse ADN de nos aïeux pour savoir d’où l’on vient", compare Kathrin Altwegg, responsable scientifique de ROSINA, interrogée par Sciences et Avenir.
ISOTOPE. On appelle isotopes des éléments qui possèdent le même nombre d'électrons et de protons mais dont le nombre de neutrons diffère.

RAPPORT ISOTOPIQUE D/H. Au sein d'une fraction des molécules d'eau, un atome de deutérium remplace un atome d'hydrogène. Pour connaître le rapport isotopique de l'hydrogène dans l'eau, on calcule la proportion de deutérium par rapport à celle de l'hydrogène.
Or d'après les mesures effectuées par ROSINA, l'eau de Tchouri présente un rapport isotopique trois fois supérieur à celui retrouvé sur notre planète. Un résultat qui disqualifie les comètes comme source principale de l'eau sur Terre et remet sur le devant de la scène l'hypothèse des astéroïdes (des corps inactifs constituées de roche, de métaux et de glace) qui, eux présentent un ratio pratiquement identique à celui de l'eau terrestre.
Le rapport isotopique de l'hydrogène dans l'eau sur Tchouri est 3 fois supérieur à celui de la Terre
DIVERSITÉ. Le rapport fortement enrichi en deutérium de Tchouri est aussi bien supérieur à celui détecté sur d'autres comètes. "La première mesure du rapport deutérium-hydrogène a été réalisée sur la comète de Halley, originaire du très lointain nuage d'Oort. Elle était 2 fois supérieure à celle de la Terre", raconte Kathrin Altwegg.
En revanche, sur la comète Hartley 2 - qui, comme Tchouri, fait partie des comètes dites joviennes (dont l'orbite passe à proximité de Jupiter) - elle était très proche de celle de l'eau terrestre. Bien que provenant de la même famille, Hartley 2 et Tchouri se seraient donc formées dans des régions différentes du système solaire, attestant de la diversité de la population cométaire.

DOCUMENT       sciences  et  avenir           LIEN

LE CONCEPT D'IMAGE

Qu'est-ce qu'une image ? Une copie, un reflet, une ressemblance, une visée intentionnelle, une manière d'être de la conscience imageante ? En quoi se distingue-t-elle d'un concept, d'un signe, d'un symbole ? Faut-il y voir un décalque de la réalité physique, un prolongement de la perception, de l'intuition sensible, une idée, un auxiliaire, une étape de la pensée abstraite, le moteur essentiel de l'imagination créatrice ou bien plutôt une illusion trompeuse, un obstacle à la pensée discursive ? Pense-t-on même par image ? La notion d'image mentale a t-elle un sens ? L'image pure n'est-elle pas un mythe ? Tout n'est-il pas image ?
Autant de questions qui, depuis l'Antiquité, n'ont cessé d'opposer partisans et adversaires de l'image. Dans les vingt dernières années, plusieurs phénomènes à bien des égards révolutionnaires obligent à reprendre ces discussions avec un regard neuf D'abord la prolifération d'images de toute nature, mais plus encore l'apparition de nouveaux types d'images (photos, films, vidéos, images de synthèse, virtuelles, numériques, etc.) et la complexification galopante des réseaux et médias dans lesquels elles s'insèrent. Ensuite, l'apparition de nouvelles techniques d'imagerie et parmi elles, l'imagerie cérébrale fonctionnelle qui vise à établir des cartographies du cerveau en fonctionnement. Enfin, et grâce à ces nouvelle technologies, un renouvellement des méthodes en neuroscience, en psychologie cognitive et en philosophie de l'esprit. Il devient possible non seulement d'obtenir des informations morphologiques relatives à l'anatomie du cerveau (IRM, scanner X), mais, grâce à des techniques telles que l'électroencéphalographie (EEG), la tomographie par émission de positons (TEP), l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) ou la magnéto-encéphalographie (MEG), d'observer in vivo le cerveau engagé dans des activités cognitives telles que celles, notamment, d'imagerie.
A partir d'exemples concrets, on commencera par préciser les caractéristiques communes aux images (physiques ou psychiques) et plus généralement, ce qui définit la fonction image (ou iconique) relativement à d'autres fonctions telles que celles d'indication et de symbolisation de la réalité et l'on s'interrogera sur la pertinence de la catégorie ou de l'objet image. Puis on rappellera quelques une des expériences récemment menées en psychologie cognitive qui permettent en particulier de préciser le lien qu'ont les images mentales avec la perception et l'imagination, et de façon générale de mieux cerner leur structure et la nature de leur contribution au fonctionnement cognitif (en matière de résolution de problèmes, de mémorisation, de simulation ou d'anticipation). On essaiera alors de voir en quoi ces nouvelles approches permettent d'éclairer et dans certains cas de dissoudre certains des problèmes et débats classiques qui continuent d'animer philosophes mais aussi artistes, psychologues, linguistes, logiciens ou mathématiciens, en vérité – pour des raisons sur lesquelles on pourra d'ailleurs s'interroger– tout un chacun.

DOCUMENT            CANAL  U            LIEN

( si la vidéo n'est pas visible,inscrivez le titre dans le moteur de recherche de CANAL U )

IMAGES DE SCIENCES : DÉCRYPTAGE

La Cité des sciences et le CNRS Images ont édité un DVD qui contient 21 séquences de 1 min 30 s, chaque séquence présentant une image scientifique, fixe ou animée en la décryptant : conditions d'obtention, sens de l'image, intérêt pour le chercheur. On présente ici une sélection de 5 ces séquences.
Chambre à bulles, particules élémentaires : ce film aborde plusieurs techniques de détection et de visualisation des particules élémentaires. D'abord dans les chambres à bulles, puis, plus récemment, dans les chambres à fils. Il explique comment les physiciens interprètent ces images.
Appareil photographique, caméra, mouvements de l'air
Cette image, réalisée par Etienne-Jules Marey est le témoin du travail approfondi qu'il a mené sur les mouvements de l'air et la photographie. Les machines qu'il a construites à cet effet ont été reconstituées à l'occasion d'une exposition à Paris, au musée d'Orsay en 2005. L'étude des mouvements des fluides se poursuit toujours dans les laboratoires à l'aide de la photographie et du film.
Microscope optique, premier caryotype
Aujourd'hui, cette image est connue, elle représente un caryotype humain. C'est en 1955 que pour la première fois, on a pu voir distinctement l'ensemble des 46 chromosomes d'un individu. Cette image est maintenant devenue courante dans le cadre des diagnostics prénataux, mais on peut se demander pourquoi et comment elle a été réalisée lors de sa découverte.
Coronographe, soleil Masqué
Pour mieux voir ce qui se passe à la surface du soleil, le meilleur moyen est d'en cacher le centre ! C'est le rôle du coronographe. Les coronographes C2 et C3 LASCO du satellite SOHO nous permettent d'étudier ces éruptions solaires. Ce film explique comment ces images ont été obtenues et comment les interpréter.
IRM structurelle, le cerveau
Cette image obtenue par Résonance magnétique est une image du cerveau humain. Cette technique permet de voir les structures du cerveau en volume. Ce film est un décryptage rapide de cette image. Comment l'obtient-on, et que peut-elle nous apprendre ?

 VIDEO         CANAL  U         LIEN

 ( si la vidéo n'est pas visible,inscrivez le titre dans le moteur de recherche de CANAL U )