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Le graphène et les lasers intenses ouvrent la porte à une accélération hyperactive des ions

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Le graphène et les lasers intenses ouvrent la porte à une accélération hyperactive des ions

Première étude expérimentale d’ions actifs pilotés par un laser intense qui rayonne la cible la plus fine et la plus puissante du monde.

L’accélération des ions par laser a été étudiée pour un développement compact et efficace[{ » attribute= » »>plasma-based accelerator, which is applicable to cancer therapy, nuclear fusion, and high energy physics. Osaka University researchers, in collaboration with researchers at National Institutes for Quantum Science and Technology (QST), Kobe University, and National Central University in Taiwan, have reported direct energetic ion acceleration by irradiating the world’s thinnest and strongest graphene target with the ultra-intense J-KAREN laser at Kansai Photon Science Institute, QST in Japan. Their findings are published in Springer Nature, Scientific Reports.

It is known that a thinner target is required for higher ion energy in laser ion acceleration theory. However, it has been difficult to directly accelerate ions with an extremely thin target regime since the noise components of an intense laser destroy the targets before the main peak of the laser pulse. It is necessary to use plasma mirrors, which remove the noise components, to realize efficient ion acceleration with an intense laser.

Energetic Ions Driven by Intense Laser Irradiating

(a) Schematics of experiment. By irradiating a large-area suspended graphene target (LSG) with the ultra-intense J-KAREN laser, energetic ions are generated. (b) and (c) show the Raman spectrum and microscope image of graphene, respectively. (d) and (e) show the schematic drawing of stack detector using solid state path trackers and Thomson parabola spectrometer (TPS), respectively. (g) and (f) show the typical data from TPS and stack, respectively. Credit: 2022 Y. Kuramitsu et al. Robustness of large-area suspended graphene under interaction with intense laser. Scientific Reports

Thus, the researchers have developed large-area suspended graphene (LSG) as a target of laser ion acceleration. Graphene is known as the world’s thinnest and strongest 2D material, which is suitable for laser-driven ion sources.

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“Atomically thin graphene is transparent, highly electrically and thermally conductive, and light weight, while also being the strongest material,” study author Wei-Yen Woon explains. “To date, graphene has seen a variety of applications, including those in transportation, medicine, electronics, and energy. We demonstrate another disruptive application of graphene in the field of laser-ion acceleration, in which the unique features of graphene play an indispensable role.”

Direct irradiations of the LSG targets generate MeV protons and carbons from sub-relativistic to relativistic laser intensities from low contrast to high contrast conditions without a plasma mirror, evidently showing the durability of graphene.

“The outcomes of this research are applicable to the development of compact and efficient laser-driven ion accelerators for cancer therapy, laser nuclear fusion, high energy physics, and laboratory astrophysics,” study lead author Yasuhiro Kuramitsu explains. “Direct acceleration of energetic ions without a plasma mirror evidently shows the robustness of LSG. We will use the atomic-thin LSG as a target mount to accelerate other materials which cannot stand by themselves. We also show the energetic ion acceleration at non-relativistic intensity. This will allow us to investigate laser ion acceleration with relatively small laser facilities. Furthermore, even without a plasma mirror at the extremely thin target regime, energetic ion acceleration is realized. This opens up a new regime of laser driven ion acceleration.”

Reference: “Robustness of large-area suspended graphene under interaction with intense laser” 16 February 2022, Scientific Reports.
DOI: 10.1038/s41598-022-06055-4

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Regardez la lune recouvrir l’étoile géante bleue Spica le 13 juillet

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Regardez la lune recouvrir l’étoile géante bleue Spica le 13 juillet

L’un des événements les plus intéressants de l’astronomie optique, et certainement le plus rapide, se produit lorsque la Lune éclipse une étoile. Le bord de la lune se rapproche, semble appuyer dessus pendant plusieurs secondes, puis l’étoile disparaît soudainement ! Il réapparaît à la même vitesse sur la face cachée de la Lune jusqu’à une heure ou plus plus tard.

Le samedi 13 juillet, toute personne disposant d’un télescope et d’un ciel dégagé devrait se concentrer sur la lune de ce soir-là, juste après son premier quartier (éclairée à 52 %). À ce moment-là, la Lune passera devant l’étoile de première magnitude Cygnus Spongiosa vue d’Amérique du Nord.

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enfin! Les astronautes peuvent désormais boire leur propre urine lors d’une sortie dans l’espace, grâce à un nouvel appareil intelligent

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enfin!  Les astronautes peuvent désormais boire leur propre urine lors d’une sortie dans l’espace, grâce à un nouvel appareil intelligent

Sortir de la Station spatiale internationale (ISS) est déjà un véritable défi sans avoir à se soucier des appels de la nature à mi-chemin d’une sortie dans l’espace. Aujourd’hui, les scientifiques affirment avoir mis au point une nouvelle façon de capturer l’urine des astronautes et de la recycler en eau potable en quelques secondes. minutes.

Pendant des années, lors de sorties dans l’espace autour de la Station spatiale internationale, les astronautes se soulageaient en utilisant des couches jetables à l’intérieur de leurs combinaisons spatiales, connues sous le nom de Des vêtements avec une absorption maximale (MAG). Ces vêtements, conçus pour la première fois en Début des années 1980Il collecte et stocke l’urine, permettant ainsi aux astronautes de « partir » en mouvement. Mais comme les sorties dans l’espace peuvent parfois prendre jusqu’à huit heures, les appareils MAG peuvent mettre les astronautes physiquement mal à l’aise. Risque d’irritation et d’infection cutanée.

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Une nouvelle proposition changerait cela

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Une nouvelle proposition changerait cela

Droit d’auteur : Unsplash/CC0 Domaine public

Les planétologues proposent une nouvelle définition d’une planète pour remplacer celle que de nombreux chercheurs considèrent comme héliocentrique et dépassée. La définition actuelle — élaborée en 2006 par l’Union astronomique internationale (IAU), l’organisation qui donne des noms officiels aux objets dans l’espace — précise que pour qu’un corps céleste soit classé comme planète, il doit orbiter autour du soleil dans notre système solaire. .

Mais les scientifiques savent que les corps célestes en orbite autour d’étoiles en dehors de notre système solaire sont assez courants, et un article de journal paraîtra prochainement. Journal des sciences planétaires Cette proposition appelle à une nouvelle définition de la planète qui ne la limite pas aux frontières de notre système solaire. La proposition introduit également des critères quantitatifs pour clarifier davantage la définition d’une planète. Le document de recherche est actuellement en cours de publication. disponible Sur le arksif Serveur de préimpression.

Jean-Luc Margot, auteur principal de l’article et professeur de sciences de la Terre, des planètes et de l’espace, de physique et d’astronomie à l’Université de Californie à Los Angeles, présentera la nouvelle définition proposée lors de l’Assemblée générale de l’AIU en août 2024.

Selon la définition actuelle, une planète est un corps céleste qui orbite autour du Soleil et qui a une masse suffisamment grande pour le forcer à prendre une forme sphérique, éliminant ainsi les autres corps proches de son orbite autour du Soleil.

« La définition actuelle mentionne spécifiquement les planètes en orbite autour de notre soleil. Nous savons maintenant qu’il existe des milliers de planètes, mais la définition de l’AIU ne s’applique qu’aux planètes de notre système solaire », a déclaré Margot. « Nous proposons une nouvelle définition qui peut être appliquée aux corps célestes en orbite autour de n’importe quelle étoile, reste stellaire ou naine brune. »

Les auteurs affirment que même si l’exigence selon laquelle une planète doit orbiter autour du Soleil est très spécifique, les autres critères de la définition de l’AIU sont trop vagues. Par exemple, la définition dit que la planète « a diminué son orbite » sans préciser ce que cela signifie. La nouvelle définition proposée contient des critères mesurables qui peuvent être appliqués pour identifier les planètes à l’intérieur et à l’extérieur de notre système solaire.

Dans la nouvelle définition, une planète est un corps céleste :

  • Il orbite autour d’une ou plusieurs étoiles, naines brunes ou restes stellaires.
  • Supérieur à 1023 kg et
  • Masse minimale de 13 masses de Jupiter (2,5 x 10)28 kg).

Margot et ses collègues Brett Gladman de l’Université de la Colombie-Britannique et Tony Yang, étudiant au lycée Chaparral de Temecula, en Californie, ont exécuté un algorithme mathématique sur les propriétés des objets de notre système solaire pour voir quels objets se regroupent. L’analyse a révélé des ensembles de caractéristiques distinctes partagées par les planètes de notre système solaire qui peuvent être utilisées comme point de départ pour créer une classification des planètes en général.

Par exemple, si un objet a suffisamment de gravité pour se frayer un chemin en collectant ou en éjectant des objets plus petits à proximité, on dit qu’il est dynamiquement dominant.

« Toutes les planètes de notre système solaire sont dynamiquement dominantes, mais d’autres objets, y compris les planètes naines comme Pluton, qui n’est pas une vraie planète, et les astéroïdes, ne le sont pas. Cette propriété pourrait donc être incluse dans la définition d’une planète », a déclaré Margot. dit.

La condition de dominance dynamique fournit une limite inférieure à la masse. Mais les planètes potentielles pourraient également être trop grandes pour correspondre à la nouvelle définition. Par exemple, certaines planètes gazeuses sont si massives qu’une fusion thermonucléaire du deutérium se produit, et l’objet devient une sous-étoile appelée naine brune et n’est donc pas une planète. Cette limite a été déterminée comme étant la masse de 13 Jupiters ou plus.

D’un autre côté, l’exigence actuelle selon laquelle les planètes doivent être sphériques pose un problème plus important. Les planètes lointaines peuvent rarement être observées avec suffisamment de détails pour déterminer leur forme avec certitude. Les auteurs affirment que l’exigence de forme est si difficile à mettre en œuvre qu’elle est pratiquement inutile à des fins d’identification, même si les planètes sont généralement rondes.

« Le fait d’avoir des définitions liées à la quantité la plus mesurable – la masse – élimine le débat sur la question de savoir si un objet particulier répond au critère », explique Gladman. « C’est une faiblesse de la définition actuelle. »

La bonne nouvelle est que dans le système solaire, il existe des corps célestes de plus de 1021 Il semble que le poids corporel de 10 kg soit rond. Tous les objets répondent donc à la masse minimale proposée de 10 kg23 Le kilogramme devrait être sphérique.

Même si tout changement formel dans la définition d’une planète par l’AIU se produira probablement d’ici quelques années, Margot et ses collègues espèrent que leurs travaux serviront de point de départ à une conversation qui mènera à une définition améliorée.

Plus d’information:
Jean-Luc Margot et al., Critères quantitatifs d’identification des planètes, Journal des sciences planétaires (2024). DOI : 10.3847/PSJ/ad55f3. sur arksif: arxiv.org/abs/2407.07590

Fourni par l’Université de Californie, Los Angeles


la citationLa définition scientifique d’une planète dit qu’elle devrait orbiter autour de notre soleil : une nouvelle proposition changerait cela (11 juillet 2024) Extrait le 11 juillet 2024 de https://phys.org/news/2024-07-scientific-definition-planet- orbite-soleil.html

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