lumière David Smith Centre d Etudes Nucléaires de Bordeaux-Gradignan ( CENBG - in2p3 - CNRS )

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1 La Les Pulsars lumière gamma avec GLAST David A. Smith, PhD Centre d Études Nucléaires de Bordeaux-Gradignan (CNRS et Université de Bordeaux) David Smith Centre d Etudes Nucléaires de Bordeaux-Gradignan ( CENBG - in2p3 - CNRS ) 1 29 janvier 2015 Conseil Régional d Aquitaine, Bordeaux

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5 Notre soleil: une étoile typique. Une grosse, dense bulle de gaz qui "brûle" par fusion thermonucléaire. La lumière du soleil nous apporte son énergie, essentielle pour la vie sur Terre. 5

6 M31, une voisine de notre galaxie, la Voie Lactée 6 Des milliards d'étoiles par galaxie. Des milliards de galaxies sur le ciel. Les plus lointaines sont à des milliards d années lumière

7 Nos yeux sont les fenêtres de nos esprits vers le Monde. Le savoir est cette lumière qui chasse les ombres de l ignorance. Mais nos yeux ne voient qu une petite partie du spectre de toutes les lumières! 7

8 LE SPECTRE ELECTROMAGNETIQUE La lumière est une onde: des champs électriques et magnétiques alternent dans l espace et le temps. nl = c = km/s, la vitesse de la lumière

9 COMMENT FAIRE DE LA LUMIERE: accélérer (secouer, agiter) des charges électriques (généralement, des électrons). Flamme un plasma de gaz chaud. Ampoule un fort courant chauffe un filament à blanc. 9

10 Tube à néon un plasma de gaz pas si chaud. Mélange de couleurs (fréquences) lumière blanche. Ici: allumés par les ondes basse fréquence de la ligne de transmission à haute tension. 10

11 LASER = Light amplification by stimulated emission of radiation. Une seule couleur (une seule fréquence). Ondes cohérentes (comme des chanteurs en unisson). 11

12 PETAL et le laser mégajoule Déclencher le mécanisme qui fait «bruler» le soleil. 12

13 LED = DEL = diode émettrice de lumière Bleue! Peu d électrons qui s agitent. Cousine des transistors 13

14 La lumière va moins vite dans un milieu dense ( réfraction ). Vitesse = c (dans le vide) ¾ c dans de l eau ⅔ c dans du verre. La lumière rouge est un peu plus lente que la bleue ( dispersion ) 14

15 Diffraction d ondes (de vagues) de mer Interférence d ondes. Les ondes lumineuses se somment et s annulent. 15

16 Les électrons gigotent dans tous les sens. L onde électromagnétique suit: c est la polarisation. Antenne yagi signal télévision polarisé 16

17 Pour voir des choses nouvelles, il faut regarder autrement. Ne parlons plus de la lumière visible aux yeux seulement! 17

18 La peau humaine voit l infrarouge en temps réel et enregistre les ultraviolets pour plus tard. 18

19 (electron-volt = 1.6x10-12 erg) ~ev kev,mev,gev,tev Les équations de Maxwell Elles contiennent tout l électromagnétisme classique 19

20 La diffraction de rayons X permet de déduire la structure atomique des cristaux. Longueur d onde l plus petite que la distance entre les atomes. 20

21 Image du ciel en «lumière» micro-onde, prise par le satellite Planck, , et après soustraction des avant-plans. Variations spatiales de la température de l espace, autour de 3 K, ans après la naissance de l Univers (le Big Bang).

22 Four à micro-ondes: n=2450 MHz ( l = 12 cm) Téléphonie mobile 2G : 900 MHz et 1800 MHz 3G: 2100 MHz (et 900 MHz) 4G: 2600 MHz (et 800 MHz) Fréquence de communication GPS: 1575,42 MHz Mesures de vitesse par effet Doppler: MHz Radars des pluies: l 10x plus grand que les goutes et gouttelettes, soit ~ MHz

23 Radar allemand Würzberg, de la 2 ième guerre mondiale, à l Observatoire de Bordeaux à Floirac. Transformé en radio télescope «grand public», ouvert à tous, sur place ou par internet MHz (21 cm) = transition de l hydrogène atomique interstellaire. On voit les bras spiraux de notre galaxie! Le maillage métallique de l antenne est plus petit que la longueur d onde de cette lumière: c est un miroir! 23

24 Poussière d étoiles, vu en infrarouge, avec le satellite Herchel de l ESA. 24 Réalisé en partie à l Observatoire de Bordeaux.

25 La nébuleuse du pulsar du Crabe, vu en rayons X par le satellite Chandra de la NASA. 25

26 Le ciel en rayons gamma 5 ans de données avec le satellite Fermi de la NASA. La bande horizontale est la Voie Lactée. Les points lumineux sont des galaxies lointaines, mais aussi des vestiges d explosions de grosses étoiles.

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28 Je vous ai caché la moitié de la vérité La lumière est une onde, mais c est aussi des particules! qu on appel des photons. Albert Einstein, Avec les gammas, on crée de l antimatière, selon E=mc². 28

29 Comment fonctionnent nos appareils photos numériques? photon Des électrons dans le silicium d une photodiode. Les électrons libérés créent une petite tension (volts) que l on numérise, pour une matrice de millions de pixels. Un très petit panneau photovoltaïque. 29

30 L imagerie médicale: Des caméras CCD en rayons X, similaires à ceux de l astronomie spatiale. 30

31 Club des samedis,12 à 25 ans. Aller plus loin, en sciences et techno. Divers clubs d astronomie dans la région. Par exemple Richesse de sociétés savantes en tous genres.

32 Fin Fiat lux! Que la lumière soit. Cette présentation sur 32

33 Les étoiles, petites et grandes. 33