Dans l’image ci-jointe, la lumière qui s’enroule dans un BEC en mouvement est éclairée, en la divisant en groupes de gouttelettes de BEC qui se déplacent en fonction des caractéristiques de la lumière. Crédit : Université de Strathclyde
Une nouvelle méthode pour façonner la matière en formes complexes, en utilisant la lumière « torsadée », est démontrée dans la recherche à l’Université de Strathclyde.
Lorsque atomes Ils sont refroidis à des températures proches du zéro absolu (-273 degrés Celsius), ils cessent de se comporter comme des particules et commencent à se comporter comme des ondes.
Les atomes dans ce cas, connus sous le nom de condensateurs de Bose-Einstein (BEC), sont utiles à des fins telles que l’étude des lasers atomiques, la lumière lente, les simulations quantiques pour comprendre le comportement complexe de matériaux tels que les supraconducteurs et les superfluides, et la précision technologie de mesure. de l’interférométrie atomique.
L’étude de Strathclyde a montré que lorsque la lumière torsadée est projetée sur un BEC en mouvement, elle se divise en groupes de gouttelettes de BEC qui se déplacent en suivant les caractéristiques lumineuses, le nombre de gouttelettes étant égal à deux fois le nombre de torsions lumineuses. La modification des propriétés du faisceau lumineux peut modifier le nombre de gouttelettes BEC et la façon dont elles se déplacent.
La recherche a été publiée dans messages d’examen physique.
Grant Henderson, Ph.D. Étudiant au Département de physique de Strathclyde, il est l’auteur principal de l’article. Il dit : doucement un faisceau laser Pour BEC, nous pouvons influencer son comportement. Lorsque le faisceau laser est « torsadé », il a une forme de phase hélicoïdale et porte un moment cinétique orbital (OAM). Les lasers équipés d’OAM peuvent piéger et faire tourner des particules microscopiques, se comportant comme une clé optique.
« Il s’agit d’une méthode de surbrillance tordue à travers particules froides Ouvre une nouvelle et simple façon de sculpter la matière dans une forme non conventionnelle et formes complexes. Il a le potentiel de concevoir de nouveaux dispositifs quantiques tels que des circuits électroniques atomiques et des détecteurs ultra-sensibles. »
Plus d’information:
Grant W. Henderson et al., Contrôle du soliton atome-lumière et du transport atomique par des faisceaux de vortex légers se propageant à travers un condenseur Bose – Einstein , messages d’examen physique (2022). DOI : 10.1103/ PhysRevLett.129.073902
la citation: Un moyen simple de sculpter la matière dans des formes complexes (12 août 2022) Extrait le 13 août 2022 de https://phys.org/news/2022-08-simple-sculpting-complex.html
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Il est seul dans le système solaire externe gelé. Le samedi 9 décembre, la comète la plus célèbre de tous les temps, 1P/Halley, franchit une étape importante dans son voyage de 75 ans à travers le système solaire, atteignant l’apogée, ou le point le plus éloigné du soleil.
Comète maintenant
On pourrait dire que décembre 2023 marque le point médian entre la fin de 1986 et la prochaine apparition de la comète en 2061.
Personne n’a vu la comète de Halley depuis Le très grand télescope de l’Observatoire européen austral Elle a été photographiée il y a une génération, en 2003. À cette époque, elle mesurait 28 unités astronomiques (UA) à une magnitude de +28.
Le moment exact de l’apogée se produit à 1h00 Temps universel (TU) le 9 décembre (20h00 HNE le vendredi soir 8). À ce stade, la comète de Halley se trouvera à 35,14 unités astronomiques (environ 3,3 milliards de milles ou 5,3 milliards de kilomètres) du Soleil.
Cela place la comète en dehors de l’orbite de Neptune, brillant à une magnitude de +35 dans la constellation méridionale de l’Hydre. La comète se déplacera également à sa vitesse la plus lente, à 0,91 kilomètre par seconde, ou 2 000 milles par heure, par rapport au Soleil.
L’emplacement actuel de la comète de Halley dans le ciel. (stellarium)
Cela place la comète hors de portée des grands télescopes amateurs ou même professionnels. Au moment de la rédaction de cet article, la NASA n’avait pas annoncé son intention d’imager Halley à son apogée avec Hubble ou le télescope spatial James Webb. Il y aurait certainement peu d’avantages scientifiques à cela, si ce n’est de pousser les télescopes spatiaux dans leurs retranchements.
« J’ai jeté un coup d’œil rapide aux programmes HST et JWST approuvés et je n’en vois aucun qui envisage d’observer la comète de Halley, que ce soit par imagerie ou par spectroscopie. » Christine Bolam (Institut scientifique du télescope spatial de la NASA) a déclaré à Universe Today.
Une brève histoire de la comète de Halley
La comète de Halley a certainement marqué l’histoire. Sir Edmund Halley a remarqué pour la première fois les apparitions fréquentes de la comète en 1696 et a lié une apparition à une autre. Halley a prédit avec succès le retour de la comète qui porte aujourd’hui son nom en 1758, bien qu’il n’ait pas vécu assez longtemps pour la voir.
Le « 1P » dans son nom fait référence au fait que la comète de Halley a été la première comète périodique découverte. Les comètes périodiques ont des orbites inférieures à 200 ans. À ce jour, il existe 472 comètes périodiques connues. À mesure que les études du ciel s’approfondissent sur l’échelle de taille, nous découvrons des comètes périodiques de plus faible luminosité et, très probablement, nous avons trouvé toutes les « grandes » comètes.
Notes chinoises La comète de Halley Cela remonte à 467 avant JC. L’apparition de la comète en 1066 a été largement observée dans le monde entier. Son apparition a été considérée comme un présage précédant la mort du roi Harold II à la bataille d’Hastings et l’ascension de Guillaume le Conquérant au trône.
Une anecdote (peut-être apocryphe) affirme que le pape Callixte III « Disqualifié« La comète sert d’avertissement contre l’empiétement de l’Empire ottoman sur l’Europe de l’Est.
L’écrivain américain Mark Twain est également célèbre pour la comète de Halley. Twain est né en 1835 lors de l’apparition d’une comète, et Attendez-vous à ce que ça passe La prochaine comète apparaissant en 1910. (Alerte spoiler : c’est le cas.)
Apparitions modernes
En parlant de cela, l’attente pour la comète de Halley cette année-là a été éclipsée par l’une des plus grandes comètes du 20e siècle : Grande comète de 1910.
En fait, ceux qui se souviennent de la comète de Halley en 1910 ont peut-être vu la grande comète quelques mois plus tôt. La découverte de gaz cyanogène toxique dans la queue de la comète grâce à la spectroscopie moderne a déclenché la Grande Peur des Comètes de 1910.
Malheureusement, l’apparition de Halley en 1986 a été quelque peu décevante, apparaissant basse au sud à l’aube. Cependant, trois missions spatiales ont été envoyées à Halley, la toute première rencontre avec une comète. Ces véhicules étaient les Vega 1 et 2 de l’Union soviétique et le Gioto de l’Agence spatiale européenne.
Mission Giotto de l’ESA vers la comète de Halley. (Agence spatiale européenne)
Deux pluies de météores annuelles sont également associées à Halley : avril et mai, Eta Aquaridus et… Orionide d’octobre.
Assis à la surface de la comète de Halley ce week-end, le Soleil se lèvera à -19 degrés. C’est seulement environ 250 fois plus lumineux que la pleine lune.
La comète de Halley dans les années à venir
De notre point de vue terrestre, la comète passera les prochaines décennies dans la constellation de l’Hydre et du Canis Minor. La comète passera près de l’étoile brillante Procyon en 2050.
La comète de Halley atteindra ensuite son périhélie le 28 juillet 2061 et pourrait dépasser les magnitudes négatives dans les mois suivants. En septembre 2061, Halley apparaîtra basse au nord-ouest au crépuscule pour les observateurs de l’hémisphère Nord.
Maintenant, tout vient d’ici. La comète de Halley sera à nouveau récupérée au cours de la prochaine décennie, conduisant à son apparition en 2061. Voyons, d’ici là, je serai…
Les modules Zarya de fabrication russe (à gauche) et les modules Unity de fabrication américaine sont couplés.
Crédit : NASA
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Dr Ersham Hamidi et Dr Farda Janbaz dans le laboratoire laser.
Paysage plus
Crédit : Reinhard Vendler, Université de Bâle
L’utilisation de lasers au lieu de scalpels et de scies présente de nombreux avantages en chirurgie. Cependant, ils ne sont utilisés que dans des cas isolés. Mais cela est peut-être sur le point de changer : les systèmes laser deviennent de plus en plus intelligents et améliorés, explique une équipe de recherche de l’Université de Bâle.
Même en 1957, lorsque Gordon Gould a inventé le terme « laser » (abréviation de « laser »).àLumière uneAmplification par ssimulation Hune tâche R.adiation »), il imaginait déjà les possibilités de son utilisation en médecine. Les chirurgiens pourront pratiquer de minuscules incisions sans toucher le patient.
Mais avant que cela puisse se produire, il y avait et il y a encore de nombreux obstacles à surmonter. Les sources lumineuses à commande manuelle ont été remplacées par des systèmes mécaniques commandés par ordinateur, afin de réduire les blessures causées par une manipulation maladroite. Le passage des faisceaux continus aux lasers pulsés, qui s’allument et s’éteignent rapidement, a réduit la chaleur qu’ils produisent. Les progrès techniques ont permis aux lasers d’entrer dans le monde de l’ophtalmologie au début des années 1990. Depuis lors, cette technologie s’est également étendue à d’autres domaines de la médecine, mais dans relativement peu d’applications, elle a remplacé le scalpel et la scie à os.
Les préoccupations en matière de sécurité constituent l’obstacle le plus important : comment pouvons-nous prévenir les blessures aux tissus environnants ? Dans quelle mesure la profondeur de coupe peut-elle être contrôlée afin que les couches de tissus plus profondes ne soient pas accidentellement endommagées ?
Des chercheurs de l’Université de Bâle viennent d’apporter une contribution importante à l’utilisation sûre et précise des lasers avec leur récente publication dans la revue spécialisée Les lasers en chirurgie et en médecine. L’équipe de recherche, dirigée par le Dr Ferda Kanbaz du Département de génie biomédical de Bâle et le professeur Azhar Zam, anciennement de l’Université de Bâle mais désormais basée à l’Université de New York, a développé un système qui combine trois fonctions: il coupe les os, contrôle la profondeur de coupe et différencie les tissus.
Trois faisceaux laser dirigés vers un seul endroit
Ces trois fonctions sont assurées par trois faisceaux laser alignés pour se concentrer sur le même endroit. Le premier laser agit comme un capteur tissulaire, balayant les zones autour du site où l’os sera coupé. Grâce à cela, des impulsions laser sont envoyées à la surface à intervalles réguliers, pour ainsi dire, vaporisant à chaque fois une petite partie du tissu. La composition de ce tissu évaporé est mesurée à l’aide d’un spectromètre. Chaque type de tissu possède son spectre individuel – sa propre signature. L’algorithme traite ces données et crée une sorte de carte qui montre où se trouvent les os et où se trouvent les tissus mous.
Le deuxième laser, qui coupe l’os, ne sera activé qu’une fois tout cela terminé, et seulement aux endroits où l’os et non les tissus mous sont visibles sur la carte qui vient d’être créée. Pendant ce temps, le troisième laser – un système optique – mesure la profondeur de coupe et veille à ce que le laser de découpe ne pénètre pas plus profondément que prévu. Pendant la phase de coupe, le capteur de tissu surveille également en permanence si le bon tissu est coupé ou non.
Maîtrise de soi
«La particularité de notre système est qu’il se contrôle tout seul, sans intervention humaine», résume Ferdia Kanbaz, physicienne des lasers.
Jusqu’à présent, les chercheurs testent leur système sur des os de fémur et des tissus de porc obtenus auprès d’un boucher local. Ils ont pu prouver que leur système fonctionne avec une précision de l’ordre du millimètre. La vitesse du laser intégré est également proche de celle d’une intervention chirurgicale traditionnelle.
L’équipe de recherche travaille actuellement à réduire la taille du système. Ils ont déjà atteint la taille d’une boîte d’allumettes en combinant le système optique et le laser de découpe seuls (voir Message d’origine). Une fois qu’ils auront ajouté le capteur tissulaire et pourront miniaturiser davantage l’ensemble du système, ils devraient pouvoir l’insérer dans la pointe de l’endoscope pour des chirurgies mini-invasives.
Chirurgie moins invasive
« Utiliser davantage les lasers en chirurgie est une ambition louable pour plusieurs raisons », souligne le Dr Arsham Hamidi, auteur principal de l’étude. Il souligne que la découpe sans contact réduit quelque peu le risque d’infection. « Des incisions plus petites et plus précises signifient également que les tissus guérissent plus rapidement et que les cicatrices sont réduites. »
La découpe laser contrôlée permet également d’appliquer de nouvelles formes de découpe, de sorte que, par exemple, un implant orthopédique puisse s’emboîter physiquement dans l’os existant. «Un jour, nous pourrons peut-être nous passer complètement du ciment osseux», ajoute Ferda Kanbaz.
Il existe également d’autres domaines de la chirurgie où ce type de préparation combinée est utile : elle peut permettre de distinguer plus précisément les tumeurs des tissus sains environnants, puis de les découper sans retirer une quantité inutile de tissus adjacents. Une chose est sûre : la vision de Gordon Gould du laser en tant qu’outil médical polyvalent se rapproche plus que jamais.
revue
Les lasers en chirurgie et en médecine
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