La mesure par Millikan de la charge de l’électron

Thomson (prix Nobel de physique) avait en 1896 mis en évidence l’électron et mesuré le rapport entre sa charge et sa masse. L’enjeu était alors de connaître séparément ces deux paramètres. En 1903, Thomson et l’un de ses étudiants utilisent la chambre à brouillard, récemment inventée, et mesurent une charge de l’électron (qui sera inférieure de 35 % à la valeur actuelle). En 1908 à Chicago, Millikan fait plus précisément la même expérience et obtient une valeur supérieure (encore trop basse de 15 %). Il réussit à faire des mesures liées à chaque électron (et non plus statistiques), s’approchant en 1910 à 2 % en moyenne de la valeur actuellement admise, mais avec une très forte dispersion. Il remplace alors la chambre à brouillard par un atomiseur d’huile, et obtient une valeur plus précise (à moins de 1 %). Ilarion Pavel nous montre aussi comment, à l’heure actuelle, diverses expériences sont encore faites pour mesurer plus précisément encore la charge de l’électron. Il pose ensuite des questions cruciales, car la physique de la seconde moitié du XXe siècle jette une nouvelle lumière sur le concept de charge électrique : peut-on réellement parler de charge électrique unitaire pour l’électron ? n’y a-t-il pas des charges fractionnaires comme celles des quarks ? pourquoi la charge du proton est-elle égale à celle de l’électron ? pourquoi la charge de l’électron a-t-elle cette valeur-là 

L’invention du moteur synchrone par Nikola Tesla

L’immense apport de Tesla à la science et à la technique ne pouvait sans doute être mieux illustré, à l’occasion du 70e anniversaire de sa mort, que par la présentation d’un de ses nombreux brevets – ici celui du moteur synchrone. Déposé en 1887, il s’inscrit dans une longue série de contributions majeures de Tesla au développement de l’électricité à usage industriel et domestique. C’est, d’abord, son invention de la distribution du courant alternatif. Le courant continu (prôné par son rival Edison) ne pouvait être acheminé efficacement sur de grandes distances à cause des pertes dues à la résistance des câbles conducteurs. Pour pouvoir transporter l’électricité sur de longues distances (à puissance P = UI constante), il faut augmenter la tension U (pour diminuer les pertes en ligne, proportionnelles au carré de l’intensité I) ; puis, une fois le courant arrivé aux lieux d’utilisation, rabaisser la tension aux valeurs d’utilisation des appareils et moteurs. La technologie de l’époque ne permettait pas d’élever ou abaisser la tension d’un courant continu, alors que c’était possible pour le courant alternatif par l’intermédiaire du transformateur. Manquait toutefois un élément essentiel à la complétion du circuit de distribution : le moteur électrique à courant alternatif, aux lieux de consommation, ou le générateur, au lieu de production. C’est ce moteur/générateur (fonction réversible) à courant alternatif que Tesla invente. Le brevet présenté ici est celui du moteur synchrone : deux courants alternatifs déphasés de 90° (ou des courants triphasés, i.e. décalés de 120°) circulant dans des bobines perpendiculaires créent un champ magnétique tournant au centre de ces bobines. Un électroaimant (c’est-à-dire un conducteur rendu magnétique par un courant électrique) placé dans ce champ tournant, et relié par un arbre aux éléments mécaniques à mouvoir, va tourner à la même vitesse angulaire que le champ, et ce quelle que soit le couple mécanique résistant des éléments qu’il meut (le fonctionnement moteur vise à transformer une énergie électrique, celle des courants alternatifs, en une énergie mécanique, celle des éléments mus). L’avantage du moteur synchrone est sa vitesse de rotation constante, indépendante (dans certaines limites de fonctionnement) de la charge mécanique qu’il a à mouvoir. Ses inconvénients sont un démarrage compliqué – il doit être entraîné par un moteur auxiliaire afin de le ramener à la vitesse de rotation de synchronisation –, ainsi que le risque de comportement instable si le couple résistant dépasse la valeur critique. Les moteurs synchrones de petite puissance trouvent des applications dans les domaines où une vitesse constante de rotation est nécessaire : horloges électriques, bandes de transports des chaînes de fabrication, moteurs pour les robots industriels. Les moteurs de grande puissance sont utilisés pour la traction mécanique, en particulier celui du TGV. Tesla déposera aussi un brevet de moteur asynchrone. Celui-ci, à la différence du moteur synchrone, démarre facilement et de manière indépendante. Il a une grande plage d’adaptabilité aux charges mécaniques et est donc très utilisé pour entraîner les machines-outils, les appareils électroménagers ou les véhicules électriques. Il est également utilisé pour démarrer les moteurs synchrones de grande puissance. Une immense majorité des appareils et outils électriques contemporains utilisent le moteur synchrone ou asynchrone à courants alternatifs imaginé par Tesla

Possible dynamical determination of mtm_t, mbm_b and $m_{\tau}

Motivated by four-dimensional superstring models, we consider the possibility of treating the Yukawa couplings of the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) as dynamical variables of the effective theory at the electroweak scale. Assuming bottom-tau unification, we concentrate on the top and bottom Yukawa couplings, and find that minimizing the effective potential drives them close to an effective infrared fixed line. Requiring an acceptable bottom-top mass ratio leads in principle to an additional constraint on the MSSM parameter space. As a by-product, we give new approximate analytical solutions of the renormalization group equations for the MSSM parameters.Comment: 18 pages, 4 effective figures, plain LATEX (no special macros, to be run twice

Towards a dynamical determination of parameters in the Minimal Supersymmetric Standard Model

In the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), the scale $M_{SUSY}$ of soft supersymmetry breaking is usually {\em assumed} to be of the order of the electroweak scale. We reconsider here the possibility of treating $M_{SUSY}$ as a dynamical variable. Its expectation value should be determined by minimizing the vacuum energy, after including MSSM quantum corrections. We point out the crucial role of the cosmological term for a dynamical generation of the desired hierarchies $m_Z, M_{SUSY} << M_P$. Inspired by four-dimensional superstring models, we also consider the Yukawa couplings as dynamical variables. We find that the top Yukawa coupling is attracted close to its effective infrared fixed point, corresponding to a top-quark mass in the experimentally allowed range. As an illustrative example, we present the results of explicit calculations for a special case of the MSSM.Comment: 18 pages, 6 figures available upon request, (plain LATEX, to be run twice), CERN-TH.7185/94, LPTENS-94/08. (SHORTENED VERSION TO FIT PHYS. LETT. B FORMAT

La navigation par satellites

..