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Physique de l’espresso

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Dans les grandes lignes, depuis son invention en 1884, la préparation d’un espresso consiste à forcer de l’eau chaude à passer assez rapidement à travers du café moulu très fin. Plus précisément, la température de l’eau doit être d’environ 90°C, son volume de 25 mL et afin qu’elle ...

Des panneaux solaires bifaces

Les panneaux solaires : du silicium « dopé »

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Lorsque l’eau s’écoule dans un tuyau, ce sont les interactions entre ses molécules qui la freinent. A l’inverse, lorsque des électrons s’écoulent dans un fil conducteur, c’est avant tout le fil lui-même qui les freine. Une équipe de chercheurs britanniques et israéliens, ...

Les cristaux temporels

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Du ribose dans les météorites

Le ribose, sucre vital

L’ADN - ou acide désoxyribonucléique - est formé en particulier d’un sucre, le désoxyribose, lui-même un dérivé du ribose (C5H10O5). Plus précisément, dans le désoxyribose (C5H10O4) un groupement hydroxyle (-OH) du ribose ...

Un nouveau comportement des électrons

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Isolants, conducteurs et semi-conducteurs

Le comportement d’un solide cristallin relativement au courant électrique, peut être celui d’un isolant, d’un semi-conducteur, d’un métal ou d’un supraconducteur. Dans les isolants, ...

Interférences et biomolécules

CC BY-SA 4.0 Alexandre Gondran
Les expériences d’interférences mettant en jeu des molécules de plus en plus grosses et lourdes révèlent que les lois de la mécanique quantique sont applicables bien au-delà du monde de « l’infiniment petit » des électrons, des photons...

Les fentes de Young
Rappelons la fameuse expérience des fentes de Young, réalisée au tout début du XIXe siècle. La lumière issue d’une source ponctuelle tombe sur un obstacle opaque percé de deux fentes parallèles très fines et très rapprochées. Sur un écran placé derrière on observe non pas deux bandes claires (une en face de chaque fente), mais une série alternée de bandes claires et sombres : des franges d’interférences. On explique ce phénomène en admettant que la lumière passée par l’une des fentes et celle passée par l’autre se recouvrent sur l’écran d’observation et se renforcent (zones claires) ou se contrarient (zones sombres). Si la différence de longueur des deux trajets depuis chacune des fentes jusqu’à un point sur l’écran est un multiple entier de longueur d’onde, les deux lumières se renforcent ; en revanche, si l’écart vaut une demi-longueur d’onde, elles se retranchent, il y a extinction : leur somme donne alors de l’obscurité. Tout cela s’explique sans mystère dans le cadre de la théorie ondulatoire de la physique classique. Mais la mécanique quantique prédit que si la lumière est envoyée sous forme de photons, un à un, les uns après les autres, leur accumulation devrait encore donner des franges sur l’écran d’observation : des bandes parallèles alternativement surpeuplées et sous-peuplées par les points d’impact des photons ! L’expérience confirme ce résultat très étrange.

Des intérférences avec des molécules 
Le même résultat est encore obtenu même si les particules sont des électrons, des atomes, de petites molécules, voire des fullerènes comme cela a été réalisé à la fin des années 1990… Cela signifie qu’à cette échelle, la matière ne se comporte pas comme un grain ordinaire, car l’expérience des fentes de Young réalisée avec des billes ou des grains de sable donne sans surprise juste deux séries de points d’impact, une en face de chaque fente. La question est donc de savoir à partir de quelle dimension le comportement classique laisse sa place à un comportement quantique, interférentiel. Très récemment, deux collaborations internationales ont chacune réalisé une expérience d’interférences avec de très grosses molécules, cependant en employant avec un autre dispositif que des fentes de Young. Le premier groupe (Chine, Autriche, Suisse, Allemagne) a réussi une prouesse puisque leur molécule est composée d’environ 2000 atomes (il s’agit d’une porphyrine), tandis que la seconde équipe (Autriche, Royaume-Uni, Etats-Unis) a expérimenté avec un antibiotique composé de quinze acides aminés, la gramicidine A1. Ces résultats extraordinaires constituent un pas de plus vers des expériences quantiques avec des organismes vivants !

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La radio
Les ondes radio sont partout : télévision, internet, téléphonie, GPS. L'allocation du spectre radio revêt une importance stratégique.

Répartition des fréquences radio aux Etats-Unis. (C) NASA

Une révolution radiophonique ...

A la fin du XIXe siècle, Guglielmo Marconi (1874-1937) construit un oscillateur, sur le modèle de ce que Heinrich Hertz avait fait avant lui, et un détecteur fondé sur les travaux d'Édouard Branly. Muni de cet émetteur et de ce récepteur, il arrive en 1895 à établir une communication sans fil sur une distance d'un kilomètre, à l'heure où le télégraphe règne encore sur le télécommunications.

Mais son invention n'intéressant pas le gouvernement italien, il décide de partir au Royaume-Uni, où il crée la première entreprise de communication sans fil (1897). Il y devient un riche homme d'affaire, car son invention permet de communiquer depuis le sol britannique avec les bateaux de la Royal Navy. En 1909, Marconi reçoit le prix Nobel pour ses travaux, alors que des communications sans fil sont déjà établies entre l'Europe et l'Amérique.

À l'origine de l'allocation réglementaire du spectre

Dans son désir de détenir le monopole commercial de l'utilisation des fréquences radio, Marconi est en butte avec les États qui voient là un enjeu de sécurité et de souveraineté nationale. Cette opposition se solde en 1906, lors de la première conférence radiotélégraphique internationale, par l'instaure de principes d’interopérabilité, de liberté d’intercommunication, de priorité absolue pour les appels de détresse, etc. Depuis cette époque, ce sont les États qui contrôlent l'accès aux bandes de fréquences d'émission radio. Le spectre radioélectrique est en effet une ressource finie et son allocation s'effectue dans le cadre d'un processus réglementaire qui comprend deux niveaux :

  • la répartition des bandes de fréquences, qui décide de la destination d’usage des bandes, avec de usages gouvernementaux et des usages civils et commerciaux ;
  • l'autorisation de l’utilisation des fréquences pour la fourniture de services de communication.

L'attribution à des entreprises de télécommunications de licences d'utilisation du spectre radio fait l'objet d'appels d'offres organisés par la puissance publique. L'objectif est d'abord d'éviter les problèmes techniques tels les interférences et de gérer au mieux la ressource, mais aussi d'engendrer des recettes non négligeables pour l'État.

Publié le 13/02/2018

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