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)

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

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

Les Houches 67 (PC Martin)

La théorie des interactions nucléaires (faibles et fortes)

La théorie des phénomènes critiques La turbulence ….

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, …

….

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

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

NON : exemple l’historicité du vivant (Darwin), de l’Univers (Einstein Hubble),

De la Terre (Wegener, tectonique des plaques)

Quelques exemples arbitrairement choisis

1. Cosmologie2. Particules élémentaires3. Géodynamo4. L’eau, liquide complexe5. Un renouveau quantique6. La physique du vivant

La cosmologie

De Cobe à WMAP

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.

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!!)

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 »

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 corrigée à plus haute énergie (quand bien même la gravitation n’existerait pas).

LHC

Higgs Supersymétrie ? Dimensions supplémentaires? Surprises violemment espérées.

Cordes & all that

Dimensions supplémentaires (mais mondes “branaires“ ?)

Rêve de l’unicité semble perdu, myriade de solutions

Paysage de multivers

Trois petis nombres sans dimension incompris

La constante de structure fine

Le rapport me/mp = 5,4

Le rapport gravitation/Coulomb

Gmemp /e=

Possibilités ouvertes par les cordes

Violation du principe d’équivalence Modification de la loi en 1/r2 à courte distance Les constantes de la nature sont-elles des

constantes? Solution des théories de jauge en couplage fort …

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

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, 91191 Gif-sur-Yvette cedex, France

2Laboratoire de Physique Statistique de l’Ecole Normale Sup´erieure,

CNRS UMR 8550, 24 Rue Lhomond, 75231 Paris Cedex 05, France

3Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Sup´erieure de Lyon,

CNRS UMR 5672, 46 all´ee d’Italie, 69364 Lyon Cedex 07, France

(Dated: October 25, 2006)

We report the observation of dynamo action in the VKS experiment, i.e., the generation

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

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

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

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.

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

Autre exemple : l’imagerie médicale

IRM fonctionnelle MEG TEP Microscopie électronique Scanner Rayonnemenr synchrotron Radioéléments

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

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