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L’impulsion électronique enregistrée la plus courte a été mesurée

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L’impulsion électronique enregistrée la plus courte a été mesurée

L’émission de champ d’électrons est un domaine d’étude important en science et technologie, avec des applications dans le traitement du signal et l’imagerie à l’échelle atomique. Les progrès des techniques de microscopie électronique ont permis de visualiser la matière aux échelles spatiales et temporelles originales de la dynamique électronique. Cependant, l’analyse des impulsions électroniques attosecondes reste un défi majeur.

Des impulsions de lumière sont émises par des électrons explosant d’une nanopointe métallique qui ne dure que 53 attosecondes. Crédit image : Eleftherios Goulielmakis, Université de Rostock

Article récemment publié dans la revue la nature se concentre sur cette question en utilisant des transitions optiques intenses de sous-cycles pour générer un champ optique d’émission d’impulsions d’électrons à partir de nanopointes de tungstène afin d’analyser directement la cinétique d’émission en temps réel.

Émission de champ d’électrons : un bref aperçu

L’émission de champ d’électrons est un aspect important de nombreux développements scientifiques et technologiques, du traitement du signal à haute fréquence à l’imagerie de la matière à l’échelle atomique.

Les progrès des techniques de microscopie électronique ont permis la visualisation complète de la matière sur les échelles spatiales et temporelles originales de la dynamique électronique, mais nécessitent des méthodes qui peuvent contraindre et examiner l’émission de champ sur des échelles de temps inférieures à la femtoseconde.

Des impulsions laser intenses ont été utilisées pour y parvenir en démontrant le confinement femtoseconde et le contrôle de sous-cycle optique de l’émission de champ optique à partir de métaux nanostructurés. Cependant, la mesure des impulsions d’électrons attosecondes est restée insaisissable. Le suivi en temps réel des impulsions électroniques générées dans le champ optique d’émission est l’un des enjeux majeurs dans le domaine de la dynamique électronique.

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Bien que des méthodes typiques de ligne attoseconde aient été explorées pour cartographier les informations temporelles des excitations d’électrons ultraviolets extrêmes (EUV) des surfaces métalliques et des pointes à l’échelle nanométrique, ces méthodes ne peuvent pas analyser directement les impulsions d’électrons qui apparaissent dans l’émission du champ optique.

Défis importants dans le domaine de l’émission d’électrons

Malgré les avantages potentiels de l’exploitation des impulsions électroniques résultant de l’émission de champ optique pour une nouvelle spectroscopie avec une résolution spatio-temporelle et à l’échelle nanométrique, des obstacles importants subsistent.

Ces défis incluent la génération d’impulsions laser courtes et intenses pour piéger les électrons à effet tunnel et la transmission d’une longueur d’onde de Broglie adaptée à l’étude à l’échelle atomique, ainsi que le développement de la spectroscopie attoseconde in situ qui peut incorporer des portes temporelles d’émission de champ optique sans s’appuyer sur un rayonnement harmonique élevé. .

Les présentes observations ont permis d’accéder à la forme d’onde du champ moteur des ondes lumineuses et aux fluctuations d’énergie de coupure des électrons redistribués. Cependant, l’observation précise et résolue dans le temps des impulsions d’électrons attosecondes dans l’émission du champ optique est une lacune majeure de la recherche.

Qu’ont fait les chercheurs ?

La méthodologie utilisée dans cette étude implique une analyse d’émission de champ dans des nanopointes de tungstène à l’aide d’un phototransitoire sous-cycle intense créé dans un composite de champ lumineux.

Les investigations ont été réalisées dans une configuration expérimentale à multiples facettes intégrant des spectromètres d’émission optique atomique et solide, des méthodes de mesure de sonde de pompe optique et un deuxième flash EUV pour enregistrer les formes d’onde du champ d’entraînement.

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À l’aide d’un capteur à plaque, la non-linéarité du rendement électronique par rapport à l’intensité du champ moteur a été étudiée. L’intensité maximale la plus élevée enregistrée était de 42 TW cm-2avec jusqu’à 1000 électrons par impulsion.

Une émission non linéaire de 1,18 ± 0,09 est observée, ce qui est inférieur à la barrière multiphotonique et confirme l’hypothèse selon laquelle l’effet tunnel d’électrons piloté par le champ contrôle l’ionisation du tungstène. Ensuite, l’émission dans la région du spectre sous des champs conducteurs définis avec précision a été étudiée pour déterminer si elle correspondait aux hypothèses des modèles semi-classiques.

développements importants

L’étude présentée ici a démontré avec succès la mesure directe des impulsions d’électrons attosecondes dans l’émission du champ optique. Cette réalisation élargit la gamme d’outils scientifiques ultrarapides à la disposition des chercheurs. Il ouvre de nouvelles possibilités pour suivre la dynamique des électrons interconnectés ou collectifs ultrarapides dans divers matériaux déposés ou attachés à des nanobâtonnets de tungstène.

« En utilisant des impulsions lumineuses constituées d’un seul cycle de son champ, il est maintenant possible de donner aux électrons un coup de pied contrôlé avec précision pour les libérer de la pointe de tungstène dans un laps de temps très court.explique Eleftherios Goulielmakis, responsable du groupe de recherche.

Les impulsions d’électrons croissantes peuvent également être utilisées dans des expériences de diffraction d’électrons induites résolues au laser au niveau des pointes de nanopointes, ainsi que dans des expériences de nanodiffraction ex situ dans des échantillons placés à une distance nanométrique de l’apex de la pointe.

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Ces avancées pourraient ouvrir de nouvelles voies pour sonder la structure et la dynamique de la matière condensée en quatre dimensions. Les recherches futures peuvent se concentrer sur le développement de la technique et son application à une large gamme de matériaux et de systèmes.

Référence

Kim, Hai et al. (2023). Émission de champ attoseconde. la nature. Disponible à: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05577-1

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Mises à jour en direct de l'atterrissage sur la Lune aux États-Unis : Ulysse a atterri

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Mises à jour en direct de l'atterrissage sur la Lune aux États-Unis : Ulysse a atterri

Lorsque l'atterrisseur Odysseus d'Intuitive Machines se trouve à environ 100 pieds au-dessus de la surface de la lune, il éjecte une petite boîte.

Cette boîte est EagleCam, un système de caméras conçu par des étudiants de l'Université aéronautique Embry-Riddle de Daytona Beach, en Floride. Lorsqu'il tombe à la surface, l'appareil capture des images d'Ulysse atterrissant sur la lune, une sorte de selfie spatial.

En cas de succès, ce sera le premier projet étudiant à opérer sur la Lune.

Le projet de 350 000 $ résulte d'une visite à Embry-Riddle en 2019 du PDG d'Intuitive Machines, Steve Altimos, un ancien élève de l'université.

M. Altimus a mis les étudiants au défi de construire une charge utile « dans le but de capturer la première vue à la troisième personne d'un atterrissage de vaisseau spatial », a déclaré Troy Henderson, professeur de génie aérospatial. « C'était donc le point de départ. »

Lors de la dernière descente d'Odysseus jeudi, un ressort éloignera EagleCam du vaisseau spatial et, à mesure que l'instrument tombera (il suivra son mouvement mais n'a pas d'élan pour tourner ou se déplacer), trois caméras avec de larges champs de vision captureront des images.

« Peu importe ce qui arrive, si nous glissons, trébuchons ou quoi que ce soit du genre, l'une de ces trois caméras verra l'atterrisseur », a déclaré le Dr Henderson.

Même après qu'EagleCam ait atteint le sol à environ 25 mph, il devrait continuer à prendre des photos. Les étudiants ont effectué des tests de chute du modèle EagleCam dans une sablière avec plusieurs pouces de matériau simulant le sol lunaire sur le dessus. La version d'essai a survécu.

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«Nous sommes convaincus que tout ira bien», a déclaré le Dr Henderson.

L'une des clés du succès d'EagleCam est qu'Odysseus doit également atterrir en condition opérationnelle. Le dispositif Embry-Riddle enverra les images à l'atterrisseur, qui les transmettra ensuite à la Terre.

Ce n'était pas un projet simple.

« Nous étions en pleine conception pendant Covid », a déclaré Christopher Hayes, un doctorant qui a été ingénieur principal d'EagleCam. « Alors, comment nous sommes-nous adaptés pour concevoir une caméra qui irait sur la lune alors que nous utilisions tous Zoom dans nos maisons ? »

La pandémie a perturbé les chaînes d’approvisionnement, ajoutant ainsi de nouveaux défis. « Nous avons en fait commandé un jeu de vis à une entreprise, et elles sont arrivées neuf mois plus tard », se souvient M. Hayes. « Certains de nos budgets initiaux étaient erronés. »

Il y a également eu un roulement constant à mesure que les étudiants obtiennent leur diplôme. « Ensuite, nous avons dû combler le vide et nous assurer que les nouveaux étudiants savaient ce qu'ils faisaient », a déclaré M. Hayes.

À l'approche de l'atterrissage, M. Hayes s'est dit excité et confiant. « Il y a la paix en sachant que cela n'est plus entre nos mains maintenant », a-t-il déclaré. « Nous devons simplement faire confiance au système pour faire ce pour quoi il est conçu. »

Quelques heures après l'atterrissage, M. Hayes espère apprendre comment fonctionne EagleCam et espère voir les images qu'elle a prises.

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Machines intuitives : une entreprise américaine s'apprête à tenter d'alunir

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Machines intuitives : une entreprise américaine s'apprête à tenter d'alunir
  • Écrit par Jonathan Amos
  • Journaliste scientifique

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Ulysse est entré avec succès sur l'orbite lunaire mercredi

La société texane Intuitive Machines (IM) tentera de poser un vaisseau spatial sur la Lune dans les prochaines heures.

Si l’entreprise réussit, ce sera la première entreprise commerciale à réaliser cet exploit.

Il s'agirait également du premier atterrissage en douceur américain sur la Lune depuis l'ère Apollo, il y a un peu plus d'un demi-siècle.

La NASA a passé un contrat avec IM pour transporter des instruments scientifiques jusqu'au pôle sud de la Lune.

Le site d'atterrissage cible est une zone de cratères à côté d'un complexe montagneux de 5 kilomètres d'altitude connu sous le nom de Malabert. La zone est l'un des sites figurant sur la liste restreinte de la NASA des endroits où envoyer des astronautes plus tard cette décennie dans le cadre du programme Artemis.

Les appareils devraient fournir aux planificateurs de nouvelles informations sur l’état de la surface.

« Les six charges utiles de la NASA et les six charges utiles commerciales devraient opérer sur la surface lunaire pendant sept jours avant le coucher du soleil sur notre site d'atterrissage dans le cratère Malapert A, sur le pôle sud lunaire, complétant ainsi la mission IM-1. Pendant ce temps », a déclaré Trent Martin, vice-président de la société. Pour Space Systems : « Nous allons réaliser des expériences et des démonstrations technologiques étonnantes. »

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Illustration : Un atterrissage en douceur réussi serait une première pour une entreprise privée

Les efforts d'IM suivent ceux d'une autre société privée, Astrobotic, basée à Pittsburgh, qui s'est lancée sur la Lune début janvier mais n'a même pas pu tenter d'alunir en raison de problèmes techniques.

L'Agence spatiale japonaise (JAXA) a eu plus de chance à la fin du mois, atteignant la surface en toute sécurité le 19 janvier, même si elle a perdu plusieurs jours d'opérations en raison d'un atterrissage inapproprié, laissant son panneau solaire pointé à l'opposé du Soleil.

L’atterrisseur Odysseus de 675 kilogrammes a à peu près la taille d’une vieille cabine téléphonique britannique. Il a été envoyé depuis la Terre le 15 février et capturé en orbite lunaire mercredi de cette semaine.

Les contrôleurs surveilleront la descente du vaisseau spatial au siège de la société à Houston, mais ce sera Odysseus lui-même qui prendra les décisions clés concernant l'approche.

Dans un premier temps, à une altitude de 100 kilomètres, Odysseus utilisera son système de guidage pour atteindre un point situé à environ 30 kilomètres au-dessus du site d'atterrissage désigné, puis descendra directement jusqu'au fond. On s'attend à ce que le gros moteur à bord ralentisse le processus d'atterrissage à seulement un mètre par seconde au moment de l'atterrissage.

Si la mission descend en toute sécurité, l'atterrissage le plus au sud aura déjà été effectué. L'Agence spatiale indienne (ISRO) détient actuellement ce record, grâce à l'atterrisseur historique Chandrayaan-3 Vikram, qui s'est immobilisé sur le terrain lunaire en août de l'année dernière à 69 degrés sud.

La cible IM est située à 80°S, à seulement 300 km du pôle Sud.

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Ulysse a pris cette image du cratère Bel'kovich K de 50 kilomètres de large après l'insertion sur orbite

« L'industrie commerciale s'accompagne d'un environnement compétitif, ce qui signifie que notre investissement initial finit par rapporter beaucoup plus pour beaucoup moins », a expliqué Susan Lederer, scientifique du projet CLPS à la NASA.

« Au lieu d'une mission (de la NASA) par décennie, cela permet d'effectuer environ 10 missions commerciales sur la Lune par décennie ; au lieu de quatre ou cinq instruments au cours de cette décennie, cela représente plutôt quatre à cinquante instruments. »

Les six instruments de la NASA à bord d'Odysseus étaient liés aux charges utiles de six autres clients de messagerie instantanée.

Cela inclut un système de caméra étudiant de l'Université aéronautique Embry-Riddle qui sera déployé depuis Odysseus alors qu'il se trouve encore à 30 mètres au-dessus de la surface de la lune. La caméra tentera de prendre des selfies pendant la descente du vaisseau spatial.

L'artiste américain Jeff Koons a également fixé sur le côté de l'atterrisseur une boîte contenant 125 petites billes en acier inoxydable pour représenter les différentes phases de la lune au cours d'un mois.

Il y aura également à bord un télescope de la Société internationale de l’observatoire lunaire, qui prendra des images de la Voie lactée. La Lune est un endroit idéal pour la recherche astronomique car elle ne souffre pas de certains des effets perturbateurs qui se produisent sur Terre, comme une atmosphère brumeuse et des interférences radio.

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Les astronautes d'Apollo se battaient constamment contre la poussière lunaire

Les charges utiles de la NASA se concentreront sur l'obtention d'informations qui seront utiles pour la future exploration humaine. Il existe de nouvelles technologies dans Odysseus pour faciliter une navigation précise et connaître exactement la quantité de propulseur disponible pour les propulseurs de l'engin.

Des enquêtes seront également menées sur la poussière lunaire, que les astronautes d'Apollo ont considérée comme une nuisance sérieuse, grattant et obstruant leur équipement.

Historiquement, environ la moitié des atterrissages en douceur sur la Lune ont été réussis.

Cela est vrai même à l'ère moderne, en ce siècle, qui a commencé avec la mission chinoise Chang'e 3 en 2013. La mission a été un succès, mais sur les dix tentatives qui ont suivi, six se sont soldées par un échec.

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Le pissenlit est l'une des fleurs sauvages les plus bénéfiques

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Le pissenlit est l'une des fleurs sauvages les plus bénéfiques


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À intervalles réguliers au cours de cet hiver plus chaud que la moyenne, nous avons vu de minuscules papillons écaille de tortue sortir de leurs coins d'hibernation pour voleter langoureusement près de la vitre dans une tentative désespérée de percer.

Il est peu probable qu’aucune de ces créatures qui parviennent à s’en sortir ne dure longtemps. Leur force est faible et leur réserve est légère. Les individus chanceux trouvent leur chemin vers un autre endroit sûr, mais pour la majorité, la décision de se lever tôt et d’explorer le monde sera leur perte.

Cette année, dans le but de sauver le plus de personnes possible, nous arrêtons ceux que nous trouvons ivres à cause du manque de soleil et les mettons au congélateur jusqu'à ce qu'ils soient sobres.

Il existe deux écoles de pensée à cet égard, voire plus. « Pourquoi mettriez-vous n’importe quel type de mouches dans le réfrigérateur ? » » se demande une femme, comme si la carapace de la pauvre petite tortue pouvait être porteuse d'une sorte de peste mortelle, ou risquait de gâter les tomates ou de manger le fromage.

La bonne nouvelle est que les papillons ne font aucune de ces choses. Cependant, nous n’ouvrons pas la porte et ne les laissons pas voler librement d’une étagère à l’autre. Non, ils vont dans un récipient en plastique propre, avec une serviette en papier pliée pour les aider à gérer leurs pieds sensibles. Je pense qu'il est utile d'avoir quelques trous d'aération dans le couvercle. Je sais que si j'étais attaché comme ça, je serais heureux avec eux.

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Des températures de quatre degrés Celsius sont idéales. Beaucoup plus bas, notre invité court le risque de geler, et si la température devient plus chaude, il lui sera difficile de dormir.

Il est encore trop tôt pour laisser partir quelqu'un, même s'il frappe fort à la vitre. Une fois qu’ils auront trouvé leur chemin vers le monde extérieur, la première chose dont ils auront besoin est un endroit pour manger.

Les premiers pissenlits ne tarderont pas à apparaître. Ce n’est que lorsque nous voyons ces soleils dorés miniatures orner les jardins et les allées que nous pouvons être sûrs que nos papillons sont capables de survivre avec leur liberté retrouvée. C'est seulement à ce moment-là que nous devrions songer à les expulser.

La fin de l’été dernier a vu l’un des meilleurs portails pour les minuscules papillons écaille de tortue dont nous profitons depuis des années. Ce sont les membres de cette dernière couvée qui seront les leaders de la génération 2024. Si un nombre important d’entre eux survivent jusqu’au printemps, nous aurons les bases d’une année papillon prospère, du moins pour cette espèce.

En ce qui concerne les pissenlits, c’est l’une des fleurs sauvages les plus bénéfiques que nous ayons. Chaque partie de cette plante peut être mangée. Les racines, les feuilles et les fleurs regorgent de nutriments et de vitamines. Les feuilles apparaissent déjà en bonne quantité. Ils sont à leur meilleur maintenant, avant que les premières fleurs ne commencent à arriver. Les jeunes feuilles de pissenlit consommées sont bien meilleures que n’importe quelle forme de salade que nous pouvons acheter. En fait, elle est étroitement liée à la laitue que l’on trouve dans les rayons des supermarchés.

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Une fois que les plantes commencent à fleurir, les feuilles, bien que comestibles, ont tendance à devenir astringentes et moins savoureuses. Réchauffées par le soleil, les fleurs sont particulièrement délicieuses, même si le calice vert de chaque fleur doit être retiré avant de la mettre dans une salade ou un sandwich.

Il convient de noter que d’autres créatures, dont beaucoup sont petites, trouvent également les fleurs de pissenlit bonnes à manger. Si nous laissons les fleurs se flétrir un peu, les insectes volants cachés parmi les minuscules pétales trouveront leur chemin.

Les racines étaient torréfiées et moulues pour obtenir une boisson riche comme le café. C'est ce que prétendent certains, même si la plupart de ceux qui ont essayé le café à la chicorée ne seraient probablement pas d'accord sur sa qualité. Sinon, faites rôtir les racines un peu moins longtemps et mangez-les comme des bébés panais. Peut-être que vous l'aimez. Peut-être que vous ne le ferez pas.

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