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DEMAIN, LA PHYSIQUE Alain Aspect, Roger Balian, Sébastien Balibar, Edouard Brézin, Bernard Cabane, Stephan Fauve, Daniel Kaplan, Pierre Léna, Jean-Paul.

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1 DEMAIN, LA PHYSIQUE Alain Aspect, Roger Balian, Sébastien Balibar, Edouard Brézin, Bernard Cabane, Stephan Fauve, Daniel Kaplan, Pierre Léna, Jean-Paul Poirier, Jacques Prost (éditions O.Jacob 2004)

2 Nombreux physiciens consultés T.Alleau, H. Alloul, H.Arribart, JC Bacri, G. Bastard, T. Braumberger, D. Bensimon, C. Berthier, J. Bibette, P. Binétruy, D. Bonn, JP Bouchaud, H. Bouchiat, C. Callan, P. Caseau, B. Castaing, M. Combarnous, F. Combes, P. Coullet, V. Courtillot, P. Coussot, C. Creton, H. Curien, J. Dalibard, T. Damour, R. Dautray, S. David, PG de Gennes, J. Dercourt, B. Derrida, P. Encrenaz, D. Estève, A.Fert M.Fink, JM Flaud, A. Georges, P. Grangier, S.Haroche, J. Iliopoulos, D. Jérôme, JF Joanny, S. Joussaume, J. Kurchan, F. Laloe, G. Laval, D. Le Bihan, H. Le Treut, C. Lorius, G. Martin, G. Mégie, G. Menjon, J. Meunier, M. Mézard, JF Minster, P. Nozières, H. Orland, JP Pouget, JL Puget, D. Quéré, F. Richard, E. Rosencher, D. Ruelle, A. Syrota, J. Teixeira, O. Thual

3 La physique est une ‘vieille science’  Est-elle en voie d’achèvement et sommes nous en train de nous battre sur des détails?  Défi… de biologistes

4 Les Houches 67 (PC Martin)  La théorie des interactions nucléaires (faibles et fortes)  La théorie des phénomènes critiques  La turbulence  ….

5 Les Houches 67 (PC Martin)  La théorie des interactions nucléaires (faibles et fortes) : la théorie électro-faible, QCD  La théorie des phénomènes critiques : Wilson et le groupe de renormalisation, de Gennes…  La turbulence : chaos déterministe, l’intermittence, …  ….

6 Les avancées conceptuelles de de la science n’intéressent-elles que les scientifiques?

7 NON : exemple l’historicité du vivant (Darwin), de l’Univers (Einstein Hubble), De la Terre (Wegener, tectonique des plaques)

8 Quelques exemples arbitrairement choisis 1.Cosmologie 2.Particules élémentaires 3.Géodynamo 4.L’eau, liquide complexe 5.Un renouveau quantique 6.La physique du vivant

9 La cosmologie

10 De Cobe à WMAP

11  Ces résultats, obtenus grâce au satellite WMAP de la NASA, confirment les mesures des expériences Boomerang, Maxima et Archeops embarquées sur ballon stratosphérique. Elles montrent des oscillations correspondant aux pics acoustiques prédits par le modèle du Big Bang.

12 Encore de l’astrophysique  Existence d’un trou noir au sein de notre propre galaxie  Découverte des exoplanètes  Accélération de l’expansion de l’Univers (le problème de la constante cosmologique!!)

13  L’Univers visible ne représente que 3% du contenu énergétique (baryons, photons)  30% de matière noire dans les halos de galaxie, nature inconnue  Près de 70% d’énergie « noire »

14 Le modèle standard  Les trois interactions autres que gravitationnelles sont décrites par ce modèle, mais la cohérence interne ne permet pas de le considérer comme autre chose qu’une théorie « effective » qui doit être corrig é e à plus haute é nergie (quand bien même la gravitation n ’ existerait pas).

15 LHC  Higgs  Supersymétrie ?  Dimensions supplémentaires?  Surprises violemment espérées.

16 Cordes & all that  Dimensions supplémentaires (mais mondes “branaires“ ?)  Rêve de l ’ unicit é semble perdu, myriade de solutions  Paysage de multivers

17 Trois petis nombres sans dimension incompris  La constante de structure fine    Le rapport m e /m p = 5,4    Le rapport gravitation/Coulomb Gm e m p /e  =  

18 Possibilités ouvertes par les cordes  Violation du principe d’équivalence  Modification de la loi en 1/r 2 à courte distance  Les constantes de la nature sont-elles des constantes?  Solution des théories de jauge en couplage fort  …

19 La dynamo terrestre  L’origine du champ magnétique terrestre était pour Einstein l’un des grands problèmes ouverts de la physique  Geodynamo. Hypohèse : instabilité spontanée, un champ magnétique induit des courants dans le liquide métallique, ces courants créent un champ qui renforce celui qui leur a donné naissance

20 Generation of magnetic field by dynamo action in a turbulent flow of liquid sodium R. Monchaux,1 M. Berhanu,2 M. Bourgoin,3, M. Moulin,3 Ph. Odier,3 J.-F. Pinton,3 R. Volk,3 S. Fauve,2, † N. Mordant,2 F. P´etr´elis,2 A. Chiffaudel,1 F. Daviaud,1 B. Dubrulle,1 C. Gasquet,1 L. Mari´e,1, ‡ and F. Ravelet1, § 1Service de Physique de l’Etat Condens´e, Direction des Sciences de la Mati`ere, CEA-Saclay, CNRS URA 2464, Gif-sur-Yvette cedex, France 2Laboratoire de Physique Statistique de l’Ecole Normale Sup´erieure, CNRS UMR 8550, 24 Rue Lhomond, Paris Cedex 05, France 3Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Sup´erieure de Lyon, CNRS UMR 5672, 46 all´ee d’Italie, Lyon Cedex 07, France (Dated: October 25, 2006) We report the observation of dynamo action in the VKS experiment, i.e., the generation

21 Il n’est pas nécessaire d’aller chercher des grandes questions conceptuelles pour trouver des problèmes passionnants incompris ou mal compris

22 Exemple : l’eau Liquide très singulier :  Le solide flotte sur le liquide  Les températures de cristallisation et d’ébullition sont anormalement élevées  Sa chaleur spécifique est énorme (facteur 10 par rapport au fer) : stabilisation de la température de la terre

23 Pourquoi l’eau est-il ce solvant qui a permis la vie?  Liquide coopératif du point de vue diélectrique (constante diélectrique = 80, facteur 6 par rapport à la molécule isolée)  Cette polarisation donne aux liquides physiologiques (et à l’eau de mer) leur capacité à dissoudre de grandes quantités d’ions

24 Vitalité de la mécanique quantique  La technologie de notre temps est largement quantique, semi-conducteurs, lasers, supras, spintronique, horloges atomiques… Intrication : non-séparabilité de la mesure, cryptographie quantique, information quantique, étude des sauts quantiques sur une particule unique, étude de la décohérence… Piégeage radiatif, condensats de Bose-Einstein, rapprochement entre physique atomique et matière condensée.

25 La physique en action, exemple : “loi“ de Moore

26 Autre exemple : l’imagerie médicale  IRM fonctionnelle  MEG  TEP  Microscopie électronique  Scanner  Rayonnemenr synchrotron  Radioéléments

27 Physique et le vivant  La physique est-elle instrumentation ou méthode d’approche?  Manipulation de molécules biologiques uniques,  Effet des fluctuations et robustesse  Etude des moteurs moléculaires  Etude des transitions avec brisure de symétrie dans la physiologie (ex l’audition)  Mécanique statistique du repliement des protéines

28 Pour finir…  Les objets d’étude de la physique se sont complexifiés et diversifiés  Aucun rapport de prospective n’avait prévu les découvertes majeures qui se sont produites dans l’année qui a suivi le rapport  Les technologies les plus innovantes de notre époque sont issues de la science la plus fondamentale


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