2019 restera dans les mémoires comme l'année où l'humanité a capturé la toute première image d'un trou noir. L'année a également apporté de nouvelles vues sur certaines des plus petites créatures vivantes de la Terre et des signes inquiétants de son changement climatique. L'équipe de presse de Nature a effectué une sélection des clichés les plus frappants de la science et du monde naturel.

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Avec ses vœux pour l'année 2020 Jump-To-Science vous en présente quelques unes pour vous donner envie

encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici  intranet.pdf

Figure 1 La collaboration Event Horizon Telescope a dévoilé cette première image directe d'un trou noir  (ici)et de son horizon d'événements en avril. L'équipe a utilisé huit observatoires radio pour capturer l'anneau de lumière autour du vide, qui est au centre de la galaxie Messier 87. Crédit: ETH Collaboration [Img]

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Figure 2 Les stentors sont un groupe de protozoaires unicellulaires d'eau douce. Cette image a remporté le deuxième prix au Concours de microphotographie Nikon Small World 2019 et a été prise à un grossissement de 40 fois par le chercheur Igor Siwanowicz au Janelia Research Campus du Howard Hughes Medical Institute à Ashburn, en Virginie. Credit: Dr. Igor Siwanowicz [img]

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Fig 3: L'astronaute Christina Koch a pris cette photo du vaisseau spatial Soyouz transportant sa collègue de la NASA, Jessica Meir, à l'approche de la Station spatiale internationale (ISS). Le 18 octobre, les deux femmes ont effectué la première sortie dans l'espace entièrement féminine de l'histoire (ici), pour réparer une batterie défectueuse sur la station orbitale internationale. [img]. Source: Christina Koch/NASA

Fig 4 : Un poisson explore une anémone de mer blanchie dans la mer Rouge, au large des côtes de l'Arabie saoudite. Comme les coraux, les anémones forment des relations symbiotiques avec les algues qui sont perturbées lorsque les océans deviennent trop chauds, ce qui fait que l'anémone expulse les algues et devient incolore.[img] Credit: Morgan Bennett-Smith

L'article de Nature en montre plusieurs autres toutes plus belles ou impressionantes  encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici

Références:

• Brexit uncertainty, waning Ebola and an all-female spacewalk. (2019). Nature, 574(7779), 458‑459. https://doi.org/10.1038/d41586-019-03076-4
• Castelvecchi, D. (2019). Black hole pictured for first time—In spectacular detail. Nature, 568(7752), 284‑285. https://doi.org/10.1038/d41586-019-01155-0
• Gaind, N., & Callaway, E. (2019). The best science images of the year : 2019 in pictures. Nature, 576(7787), 354‑359. https://doi.org/10.1038/d41586-019-03839-z | PDF version | intranet.pdf

Leonardo da Vinci en perspective / Semaine d’études Chimie et Sciences des Matériaux

Venez assister en direct, à l'Université de Genève, au lancement de CHEOPS, le premier satellite suisse! Les scientifiques et ingénieurs-es qui ont participé à sa conception et construction vous expliqueront pourquoi et comment le satellite fut conçu, les contraintes du lancement et de la mise en orbite, ce que l'on cherche à comprendre et les pistes futures que cette mission ouvre.

Mardi 17 décembre | 9h-12h

Uni Dufour, salle U300

CHEOPS est la première mission classe S de l'Agence spatiale européenne (ESA), et la première menée par la Suisse.

CHEOPS signifie CHaracterising ExOPlanet Satellite. La mission du satellite est d'étudier les exoplanètes. A savoir des planètes qui se trouvent hors de notre système solaire. Le Département d'astronomie de l'UNIGE est pionnier et un centre incontournable dans l'étude de ces exoplanètes qui ont valu à notre Université deux prix Nobel attribués à Michel Mayor et Didier Queloz en octobre 2019.

La liaison avec la base de lancement européenne à Kourou, en Guyane française, permettra de suivre le lancement de la fusée Soyouz qui transportera le satellite CHEOPS dans l'espace. Tout au long de la matinée, une série de présentations du secteur académique et privé sont prévues, suivies chacune d'un moment d'échange avec le public.

L'événement est ouvert à tous, nous vous prions toutefois de vous inscrire à l'aide de ce formulaire >>.

Plus d'information et programme de la matinée >>

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Leonardo da Vinci en perspective,

À l'occasion du 500^e anniversaire de la mort de Leonardo da Vinci, le Scienscope de l'Université de Genève a le plaisir de vous inviter au vernissage de son exposition dédiée aux aspects moins connus de l'œuvre de ce génie de la Renaissance, comme ses contributions aux sciences de la Terre, à l'astronomie, à la musique et aux mathématiques:

Leonardo en perspective

le mardi 17 décembre 2019 à 18h

à la Salle d'exposition de l'UNIGE
Uni Carl Vogt (66 bd Carl Vogt)

  

Du 18 décembre 2019 au 20 février 2020

Du lundi au vendredi, de 7h30 à 19h

Ouverture exceptionnelle

les dimanches 12 janvier et 2 février, de 14h à 18h

Plus d'information >>

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Il reste encore des places disponibles pour la Semaine d'études Chimie et Sciences des Matériaux qui aura lieu en février prochain.

L'ESSENTIEL EN BREF
Es-tu intéressé·e par la chimie et les sciences des matériaux? Cherches-tu une plate-forme pour approfondir tes connaissances? La Fondation Science et jeunesse t'offre la chance de mener ton propre projet de recherche. Suivi·e par des spécialistes, tu pourras approfondir des thèmes qui t'intéressent et auras l'occasion d'échanger avec des expert·e·s issu·e·s des universités ou de l'indus- trie. A la n de la semaine, se tiendra une présentation publique des travaux à l'Institut Adolphe Merkle à Fribourg.

Groupe cible                Élèves du niveau secondaire II, âgés de 16-20 ans

Date                                3-7 février 2020 (arrivée la veille)

Lieux                               diverses entreprises pharmaceutiques et universités suisses

Inscription                       en ligne sur le site de la Sej

Dernier délai                    22 décembre 2019

Vous trouvez des informations supplémentaires dans le descriptif de la Semaine.

Si vous avez des questions spécifiques sur les Semaines d'étude, le responsable de projet Victor Varga est à disposition pour y répondre : studyweek@sjf.ch ou au 031 511 52 53.

Lancement en direct du satellite CHEOPS

Lancement en direct du satellite CHEOPS

Histoire, construction, promesses

le 17 décembre 2019

Le télescope spatial CHEOPS est le premier satellite qui a été imaginé et conçu principalement par des chercheurs suisses des Universités de Genève et de Berne. Son envol vers l’espace à bord d’une fusée Soyouz depuis le port spatial de Kourou, en Guyane française, est prévu le mardi 17 décembre aux alentours de 9h50 heure locale. La mission de ce satellite est d'étudier les exoplanètes, à savoir des planètes qui se trouvent hors de notre système solaire, à des dizaines d’années-lumière de la nôtre. Grâce à un équipement de haute précision, il pourra mesurer leur taille, estimer leur composition (solide, gazeuse) et certaines propriétés de leur atmosphère, sur une période de trois ans et demi.

À cette occasion, l’Université de Genève (UNIGE) invite le public, le mardi 17 décembre de 9h à 12h (sur inscription), à assister au lancement en direct du satellite CHEOPS. Plusieurs chercheurs et ingénieurs ayant participé à sa conception, à sa construction et en charge de son suivi et de l’analyse des données que le satellite récoltera seront présents. Ils expliqueront pourquoi et comment le satellite a été conçu, quelles ont été les contraintes du lancement et de la mise en orbite, ce que les scientifiques cherchent à comprendre et quelles sont les pistes futures ouvertes par cette mission. Retrouvez plus d’informations ici.

L'UNIGE abrite le "Science Operations Center" du satellite, c'est-à-dire le centre où sera effectuée la planification des observations, la gestion au quotidien des opérations scientifiques et l'analyse des données. L'équipe scientifique de la mission est coordonnée par les chercheurs de l’UNIGE, sous la direction du professeur de l’UNIGE et de Cambridge et lauréat du prix Nobel de physique 2019 Didier Queloz et du professeur d’astronomie de la Faculté des sciences de l’UNIGE David Ehrenreich.

INFOS PRATIQUES

Mardi 17 décembre 2019, de 9h à 12h

Uni Dufour, auditoire U300

L’événement est ouvert à tous, sur inscription.

Voir derrière un obstacle est devenu un peu plus possible...

Les réflexions diffuses permettent de reconstituer une image de ce qu'il y a derrière un obstacle.

Voir derrière un obstacle parait impossible - avec notre équipement sensoriel en tous cas. Cependant  Liu, X., et al. (2019)  montrent que puisque la lumière diffuse et peut revenir de derrière l'obstacle, si on illumine avec un faisceau laser pulsé qui balaye une paroi  latérale (mur relais) qui réfléchit ce faisceau vers les objets (Cf Fig 1.a), on peut mesurer les réflexions pulsées qui reviennent des objets et rebondissent sur  cette paroi vers la caméra. Cf Fig 1b. Puis à partir de ces nombreuses images réfléchies diffusément on peut reconstituer par calcul (Cf Fig 1.c-d-e)l'image complète y compris ce qui est derrière l'obstacle.

Fig 1: a, b, Capture de données de scène. a, un laser pulsé balaye séquentiellement une paroi de relais (verte); b, la lumière réfléchie par la scène sur le mur est enregistrée au niveau du capteur, produisant une réponse impulsionnelle H de la scène. c, source de lumière virtuelle. L'onde de champ de phaseur d'une source lumineuse virtuelle 𝒫 (𝑥p, 𝑡) est modélisée d'après le front d'onde de la source lumineuse du système LOS modèle. d, la réponse de la scène à cet éclairage virtuel 𝒫 (𝑥c, 𝑡) est calculée en utilisant H. e, la scène est reconstruite à partir du front d'onde 𝒫 (𝑥c, 𝑡) en utilisant la théorie de la diffraction des ondes. La fonction Φ (·) est également extraite du modèle de système LOS. Amp., Amplitude du champ phaseur. [img] source :  Liu, X., et al. (2019)

Abstract de Liu, X., et al. (2019)

L'imagerie sans ligne de visée permet aux objets d'être observés lorsqu'ils sont partiellement ou totalement occultés de la vue directe, en analysant les réflexions diffuses indirectes sur une surface de relais secondaire (relay surface). Malgré de nombreuses applications potentielles les méthodes existantes, les applications  pratique restent lointaines en raison de limitations conceptuelles.

Les auteurs évoquent notamment l'hypothèse d'une seule diffusion, d'une réflectance diffuse idéale et d'un manque d'occlusions dans la scène cachée. En revanche, les systèmes d'imagerie en ligne de visée n'imposent aucune hypothèse sur la scène imagée, bien qu'ils s'appuient sur des processus mathématiquement simples de propagation d'onde diffractive linéaire. Ici, nous montrons que le problème de l'imagerie sans visibilité directe peut également être formulé comme un problème de propagation d'onde diffractive, en introduisant un champ d'onde virtuel que nous appelons le champ de phaseur. Les scènes sans visibilité directe peuvent être imagées à partir de données brutes de temps de vol en appliquant les opérateurs mathématiques qui modélisent la propagation des ondes dans un système d'imagerie en visibilité directe conventionnel. Notre méthode produit une nouvelle classe d'algorithmes d'imagerie qui imitent les capacités des caméras en ligne de visée. Pour démontrer notre technique, nous dérivons trois algorithmes d'imagerie, modélisés d'après trois systèmes de visibilité directe différents. Ces algorithmes reposent sur la résolution d'une intégrale de diffraction d'onde, à savoir l'intégrale de diffraction de Rayleigh – Sommerfeld. Des solutions rapides à la diffraction de Rayleigh – Sommerfeld et ses approximations sont facilement disponibles, ce qui profite à notre méthode. Nous démontrons l'imagerie sans visibilité directe de scènes complexes avec une forte diffusion multiple et une lumière ambiante, des matériaux arbitraires, une large plage de profondeur et des occlusions. Notre méthode gère ces cas difficiles sans inverser explicitement un modèle de transport de lumière. Nous pensons que notre approche contribuera à libérer le potentiel de l'imagerie sans visibilité directe et à promouvoir le développement d'applications pertinentes non limitées aux conditions de laboratoire.

encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine : Liu, X., et al. (2019) ici

Une nouvelle approche algorithmique rend le problème soluble.

Liu, X., et al. (2019) ont développé un nouvelle approche conceptuelle et des algorithmes qui facilitent le calcul de l'image à partir des décalages temporels dans la propagation des ondes de réflexions diffuses- en considérant le mur relais comme une sorte de projecteur puis d'objectif et de senseur de très grande ouverture, les algorithmes s'inspirent de ceux d'une caméra "line-of-sight" et deviennent bien plus simples ( enfin ... moins complexes)  .

 Here we show that the problem of non-line-of-sight imaging can also be formulated as one of diffractive wave propagation, by introducing a virtual wave field that we term the phasor field. Non-line-of-sight scenes can be imaged from raw time-of-flight data by applying the mathematical operators that model wave propagation in a conventional line-of-sight imaging system. Our method yields a new class of imaging algorithms that mimic the capabilities of line-of-sight cameras. Liu, X., et al. (2019)

encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine : Liu, X., et al. (2019) ici

Fig 2: a, Photographie de la scène vue depuis le mur relais. La scène contient des géométries occlusales, avec des objets vers l'avant (comme la chaise) qui cachent partiellement les objets plus en arrière; plusieurs réflectances de surface anisotropes, une grande profondeur de champ et une forte lumière ambiante et à diffusion multiple. b, visualisation 3D de la reconstruction avec des champs de phaseurs (λ = 6 cm). Nous incluons l'emplacement du mur de relais et la couverture de l'ouverture virtuelle à des fins d'illustration. c, vue frontale de la scène, capturée avec un temps d'exposition de 10 ms par position laser. d, vue frontale capturée avec un temps d'exposition de seulement 1 ms (24 s pour le balayage complet). [img]. Source : Liu, X., et al. (2019) ici

Vérification de la robustesse

Liu, X., et al. (2019) ont testé la robustesse de cette technique en pleine lumière,  et avec une très forte profondeur de champ cf figure 3.

Fig. 3 : Evaluation de la robustesse de la technique. a, Reconstruction en présence d'une illumination ambiante forte. b, Scène cachée avec une grande profondeur de champ, impliquant des signaux très faibles des objets plus lointains.  [img]. Source : Liu, X., et al. (2019)

(Les membres Expériment@l-Tremplins peuvent obtenir ces articles…).

Références:

• Liu, X., Guillén, I., Manna, M. L., Nam, J. H., Reza, S. A., Le, T. H., … Velten, A. (2019). Non-line-of-sight imaging using phasor-field virtual wave optics. Nature, 572(7771), 620‑623. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1461-3

Un projet de citoyen concernés … des applications pédagogiques ?

La mesure de la radioactivité est raisonnablement accessible avec un appareil à se construire soi-même

• https://github.com/Safecast/bGeigieNanoKit/wiki/Assembly-Manual

On peut avec cet appareil qui associe un GPS à un détecteur Geiger et un enregistreur de données parcourir une région et explorer les taux de Radioactivité. 

Vous trouverez probablement que le granite du plan de travail de votre cuisine est deux fois plus radioactif que le reste de la maison, ou pourrez explorer si du radon s'accumule dans votre cave.

encourage le lecteur à aller vérifier sur Safecast

Les blocs de rocher devant Unimail émettent environ le double que le reste du secteur

Si vous allez en Valais ou en Auvergne vous pourrez voir que les massifs montagneux sont souvent bien plus radioactifs.

Fig 1: Les données enregistrées sur Safecast sont visualisables pour tous  [img]. Source :https://safecast.org/

Au départ c'est un projet (Safecast) citoyen lancé après l'accident de Fukushima par des japonais qui voulaient vérifier si l'information officielle était correcte (Brown, A., et al. ,2016). encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici

Depuis c'est un projet citoyen auquel vous pourriez participer… avec vos classes ? 

Un doctorant du CERN, Oliver Keller, explore les usages pédagogiques de ces appareils et nous les présente à l'IUFE en salle PM15, le lundi 16 décembre 2019, à 12h15.

Le groupe de didactique des sciences physiques du Prof A. Mueller nous informe

Nous vous informons que le prochain séminaire Research and Practice in Science Education aura lieu à l'IUFE en salle PM15, le lundi 16 décembre 2019, à 12h15.

Oliver Keller, du CERN, donnera la présentation suivante : « Learning about radioactivity in soil and the atmosphere: Investigation of new experimental tools ».

Bien cordialement à vous,

Florian Stern

Références:

• Brown, A., Franken, P., Bonner, S., Dolezal, N., & Moross, J. (2016). Safecast : Successful citizen-science for radiation measurement and communication after Fukushima. Journal of Radiological Protection, 36(2), S82. pdf