janvier 2022
L'expérience CMS au LHC
L'objectif de cet article est de présenter la reconstruction et l'étude des particules à l'aide du détecteur Compact Muon Solenoid (CMS) installé au Large Hadron Collider (LHC) du CERN (laboratoire de l'organisation européenne pour la recherche nucléaire), près de Genève. Le LHC est un accélérateur de particules utilisé pour générer des collisions à haute énergie entre différentes entités. Nous aborderons d'abord de façon générale son histoire et son fonctionnement, pour nous concentrer par la suite sur le détecteur CMS. Les différents sous-détecteurs le composant seront présentés ainsi que la méthode de "reconstruction" de particules traversant CMS. Enfin, nous nous pencherons sur l'étude des particules non observables directement par le détecteur avec l'exemple du boson de Higgs. En effet, les particules issues des collisions ne sont pas toutes stables, certaines se désintègrent avant d'entrer dans les parties sensibles du détecteur. Ce sont alors leurs produits de désintégration qui sont observés. L'enjeu est donc de relier les propriétés des particules mesurées à celles qui ne le sont pas, ce que nous illustrerons à partir d'une étude de la collaboration CMS : A measurement of the Higgs boson mass in the diphoton decay channel.
mai 2021
Apologie d'un poison : l'Arsenic, propriétés et applications
L'arsenic est un élément rare présent à l'état de traces sur notre planète Terre. Il n'en est pas moins connu grâce à des propriétés surprenantes. Celles-ci l'ont amené à apparaître très tôt parmi les premiers éléments du panthéon de l'alchimie et puis celui de la chimie au même titre que l'or et le soufre par exemple, que l'on retrouve dans la classification de Lavoisier. Notre imaginaire le place plutôt comme réservé à de funestes utilisations de par son statut de "roi des poisons et poisons des rois". Son histoire est également liée à celle de l'or d'une façon qui semble fortuite mais notre connaissance de cet élément a grandement évolué. On sait maintenant qu'il se retrouve au centre du mécanisme énergétique de certaines plantes. Il a été utilisé par l'homme comme tonique musculaire, ou comme médicament contre certains types de leucémies et a fait son entrée dans la technologie de pointe comme semi-conducteur. Ses propriétés principales sont abordées ici dans la géosphère et dans la biosphère en relation autant que possible avec ses propriétés chimiques et structurelles.
L'Azote
L'azote est un élément central dans les études biogéochimiques, climatiques et écologiques. Il existe à l'état naturel dans la matière organique, dans les protéines et l'ADN notamment, ainsi que sous forme inorganique dans l'atmosphère et dans les sols sous formes ionique et gazeuse. Parmi les molécules azotés inorganiques, NO et NO2, regroupées sous le nom de "NOx", sont des composés présents dans l'atmosphère et liés aux activités humaines, aujourd'hui surveillés du fait de leur toxicité. Les interactions entre les réservoirs d'azote sont représentées par le cycle de l'azote, qui est aujourd'hui perturbé par les activités humaines. Des recherches sont activement menées pour réduire la production de NOx et les impacts de l'Homme sur le cycle de l'azote.
État de l'art sur le bore
Le bore est un élément souvent méconnu du grand public, ce qui est assez étonnant au regard de la pluralité de ses utilisations, aussi bien dans certains domaines spécialisés de la chimie que dans la vie de tous les jours. Le bore présente une radiochimie particulière : il est l'un des absorbeurs de neutrons les plus efficaces, propriété actuellement exploitée par l'industrie nucléaire. Le bore peut former des liaisons atypiques, appelées liaisons "banane", permettant aux chimistes inorganiciens de créer des molécules dont les structures n'ont pour limite que leur imagination. Avec l'aide des chimistes organiciens, ils pourraient développer des structures borées capables d'entrer dans des cellules cancéreuses et d'y absorber des neutrons, générant une énergie suffisante pour faire mourir lesdites cellules. En plus d'être une piste pour les thérapies contre le cancer, la chimie du bore fait émerger des matériaux dont les propriétés sont modulables à souhait.
Le Gallium
Le gallium est un métal qui fond dans la main, en raison de sa temperature de fusion anormalement basse pour un métal. Ses propriétés donnent lieu à de nombreuses applications, notamment dans les alliages (comme l'arséniure de gallium et le galinstan), en chimie organique (en tant qu'acide de Lewis et en catalyse), et dans le domaine du biomédical (en exploitant la ressemblance de ses propriétés avec certaines caractéristiques du fer).
Le Potassium
Connu depuis des siècles, le potassium, 19e élément du tableau périodique, est très souvent en retrait sur la scène scientifique par rapport à ses cousins le sodium et le lithium. Néanmoins, son apport en chimie n'est pas négligeable, ses applications en industrie nombreuses et sa présence dans le corps humain indispensable. De son extraction sous forme de minerai à sa purification, la production de potassium a fait l'objet d'études et d'améliorations au cours du siècle dernier. Il existe de nombreux domaines où la connaissance du potassium est capital : datation, production d'engrais, médecine et alimentation, industrie électrochimique, etc.
Élément d'avenir, le potassium semble avoir bien des surprises à révéler au chimiste.
Fonctionnalisation des silices mésoporeuses : de la modification de surface à de nouvelles applications.
Cet article passe en revue les types de fonctionnalisation des silices poreuses mésostructurées ainsi que les modifications de propriétés de surface engendrées. Le mécanisme de greffage et ses enjeux d’optimisation sont également exposés. Pour cette étude, nous avons synthétisé puis fonctionnalisé par silylation des silices du type SBA-3 (Santa Barbara Amorphous-3 type material). Nous avons mis en évidence le remplacement des groupements de surface, la diminution du volume des pores et la réduction de la polarité de la silice après silylation par les caractérisations suivantes : tests de mouillabilité, spectroscopie IR, diffraction de rayons X, test au bleu de méthylène et étude des isothermes d’adsorption-désorption d’azote.
Finalement, deux applications prometteuses des silices mésoporeuses fonctionnalisées sont présentées : le support de catalyse et la délivrance de médicaments lorsqu’elles sont sous forme nanoparticulaire.
Effet Aharonov-Bohm dans sa baignoire
Cet article présente les résultats obtenus au cours du projet TP nommé "Effet Aharonov-Bohm dans sa baignoire". Nous avons dans un premier temps pris soin de rappeler les fondements théoriques importants nécessaires à la compréhension du sujet. L'analogie entre l'effet Aharonov-Bohm et l'hydrodynamique a ensuite pu être testée expérimentalement à travers l'observation de dislocations de fronts d'ondes traduisant l'apparition de la phase de Berry. Enfin, pour mettre en évidence l'apparition de cette phase de manière plus intuitive, nous avons réalisé un dispositif type fentes d'Young et observé l'impact de la phase de Berry sur la figure d'interférence.
Introduction à la déformation-quantification
La déformation-quantification (mécanique quantique dans l'espace des phases) est une forme intéressante de la mécanisme quantique et propose une manière naturelle de retrouver les résultats de mécanique classique dans la limite h -> 0, quand bien même cette limite n'est pas rigoureuse au regard du principe de correspondance. De plus, on peut montrer que les prédictions de la déformation-quantification et de la mécanique quantique sont les mêmes, comme nous le verrons dans cet article. Encore plus intéressant, cet énoncé apporte un véritable réseau naturel pour coder le comportement possiblement non-commutatif de l'espace à l'échelle de Planck quand la gravité et les lois de la mécanique quantique sont toutes les deux sensées s'appliquer.
Electrodynamique des Pulsars
Cet article tend à décrire la physique des pulsars. Après avoir présenté la nature des pulsars à partir d'observations, nous présenterons l'importance des magnétosphères de pulsar. La question de la perte d'énergie des pulsars est ensuite traitée en faisant quelques approximations.