L’histoire cosmique de l’eau, une conférence présentée par Agnès Acker de l’observatoire de Strasbourg le jeudi 26 avril à 14h, Amphi 8.

On abordera les points suivants: origine de H (univers primordial), de O (cœur des étoiles, étapes de la vie des étoiles) ; rôle des poussières dans la formation stellaire et les étapes finales de la vie des étoiles, et dans la formation de molécules, dont l’eau ; planètes et exoplanètes constituées par les poussières, et habitables si l’eau liquide y est présente.

Le jeudi 5 avril à 2012, à 16h, Amphi 8, Nicolas Plihon (ENS Lyon) présentera une conférence “Une dynamo turbulente au laboratoire”.

La génération des champs magnétiques des corps astrophysiques (dans les écoulements de métaux liquides des noyaux terrestres de métaux liquides ou ceux des plasmas stellaires) est connue sous le nom générique d’effet dynamo – et consiste en une conversion d’énergie mécanique en énergie magnétique. La difficulté du problème réside dans le couplage de la dynamique du fluide conducteur (métal ou plasma) et des équations de Maxwell. De plus, les situations naturelles mettent en jeu des écoulements turbulents fortement instationnaires. Nous présenterons les réalisations expérimentales visant à mettre en évidence l’effet dynamo dans des situations de laboratoire, en décrivant  plus particulièrement l’expérience von-Karman Sodium (CEA Saclay, ENS Lyon, ENS Paris) qui est la première dynamo turbulente expérimentale jamais observée. Nous décrirons les différents régimes dynamos observés, en particulier les régimes dynamiques (oscillations ou renversements du champ magnétique) reproduisant des observations naturelles (oscillation de l’activité solaire, renversement du champ magnétique terrestre). Nous analyserons enfin le rôle des conditions aux limites dans la génération du champ dynamo.

Conférence présentée par Roland Lehoucq le 15 mars 2012 à 11h (Attention: horaire inhabituel), Amphi 8

Pandora, la planète où se déroule l’action d’Avatar, a fait rêver des millions de spectateurs. Les qualités esthétiques de ce film sont manifestes mais certaines scènes ont un air de déjà-vu. Son exotisme est-il pure imagination où est-il ancré dans des connaissances scientifiques ? Le système planétaire particulier de Pandora est-il envisageable ? Sa faune, sa flore, ses merveilles géologiques sont-elles crédibles ? Dans cette conférence, nous examinerons toutes les curiosités du film de James Cameron. En utilisant les outils de la science pour décrypter certaines scènes du film, nous mènerons aussi une enquête : quelle est la taille de Pandora ? Dans quelle région vit la tribu Na’vis au centre de l’intrigue ? Ce questionnement transforme le spectateur en acteur très proche de l’astrophysicien qui, pour interroger l’univers, n’a d’autres sources que la lumière des astres captée par ses instruments. Au terme de l’enquête, son monde sera transformé.

Le 2 février 2012 à 14h, Amphi 16, Jean-Philippe Uzan (Institut d’Astrophysique de Paris) présentera une conférence sur le thème des “modèles cosmologiques” :

La modélisation de l’univers se fonde sur des hypothèses  cosmologiques, des lois de la nature et les observations. Ces  hypothèses sont-elles justifiées ? Les lois, telle la gravitation,  sont-elles valides partout ? L’univers local, celui que nous pouvons observer, est-il représentatif de l’ensemble du cosmos ? Malgré les  succès du modèle cosmologique, des questions non résolues poussent les astrophysiciens à poser des hypothèses nouvelles, encore spéculatives…

Le jeudi 8 décembre 2011 à l’amphi 12, Jean-Pierre Bibring (Institut d’Astrophysique Spatiale) nous parlera de l’ “exploration spatiale de Mars, enjeux et découvertes”.

Les missions actuelles d’exploration de Mars éclairent d’un jour nouveau l’évolution climatique et géologique de cette planète. Tout particulièrement, elles donnent accès aux processus qui ont jalonné les premières centaines de millions d’années de Mars, en mettant en évidence une ère d'”habitabilité” éventuelle. Elles contribuent à la compréhension de la diversité planétaire telle qu’elle se révèle aujourd’hui, et donnent accès aux processus qui ont pu conduire à des évolutions divergentes de Mars et de la Terre. Nous présenterons les résultats les plus marquants de ces explorations, et les discuterons, en particulier en regard de la question de l’émergence et du maintien du monde vivant dans le Système Solaire.

Le premier séminaire du département pour l’année 2011-2012 aura lieu le 22 septembre 2011 à 14h à l’Amphi 8 de la faculté des sciences. Sébastien Balibar du laboratoire de Physique Statistique de l’Ecole Normale Supérieure (Paris) nous parlera de

“Cristaux quantiques : de la plasticité quantique à la supersolidité”

Nous avons découvert qu’un cristal d’hélium 4 sans aucune impureté est anormalement mou. Cette plasticité anormale est une conséquence de la grande mobilité de ses défauts, des dislocations qui peuvent se déplacer par effet tunnel quantique sur de très grandes distances (une fraction de millimètre) à grande vitesse (plusieurs mètres par seconde). Une telle mobilité serait impensable dans un cristal classique à basse température. Dans un cristal quantique comme l’hélium solide,  où l’agitation des atomes reste grande même près du zéro absolu,  le mouvement des défauts est susceptible de diviser la rigidité par dix. Cependant, d’infimes traces d’impuretés (de l’hélium 3) suffisent à empêcher le mouvement des dislocations en s’attachant à celles-ci en dessous de 0,1 Kelvin. Apparemment, c’est ce qui permet à l’hélium 4 solide de passer à l’état “supersolide”, un état de la matière étonnant qui serait à la fois  solide et superfluide parce que cette matière pourrait couler sans dissipation le long du cœur des dislocations… mais à condition que celles-ci soient fixes.

Jean-François Joanny, de l’Institut Curie, donnera un séminaire le jeudi 17 mars 2011 à 14h, Amphi 8

“Mécanique et croissance des tissus”

Dans cet exposé, nous présentons nos résultats récents sur la mécanique et la croissance de tissus sains ou cancéreux. Nous montrons tout d’abord que sur des échelles de temps longues, à cause du couplage entre la contrainte local et la division cellulaire un tissu doit être considéré comme un liquide.
Nous montrons ensuite des expériences qui illustrent ce comportement liquide et qui permettent de mesurer la pression du tissu.
Nous présentons aussi des simulations numériques de la croissance et de  la rhéologie du tissu.
Dans la dernière partie, nous utilisons ces idées pour étudier la forme et
l’oganisation des villis qui sont les structure de la paroi intestinale.

François Graner de l’Institut Curie (Paris) donnera une conférence le 26 janvier 2011 à 10h30 sur le thème:
“Dynamique des matériaux cellulaires: l’exemple des mousses de savon”

Les mousses liquides sont constituées de bulles de gaz entourées par de l’eau. Elles ont de nombreuses applications bien au-delà de la vie quotidienne, et ont des propriétés d’équilibre particulières.

Les mousses sont un modèle pour comprendre les matériaux complexes qui se comportent à la fois comme des solides et comme des liquides. Tout d’abord, si elle subit une petite déformation, une mousse peut revenir à sa forme initiale (comportement élastique). Ensuite, après une grande déformation, elle peut être sculptée (comportement plastique). Enfin, à grand taux de déformation, elle s’écoule comme un liquide (comportement visqueux).

Ce triple comportement peut maintenant être compris, grâce à une expérience dans un canal où la mousse s’écoule autour d’un obstacle. Les simulations et la théorie ont permis de relier la description de la bulle et le niveau global de la mousse, permettant des prédictions de l’écoulement de la mousse qui ont été testées avec succès.

Alors qu’une cellule biologique n’a presque aucun point commun avec une bulle, nous avons montré qu’un agrégat de cellules peut être décrit avec des outils analogues à ceux construits pour les mousses. Nous appliquons maintenant cette approche au développement de tissus vivants dans la mouche du fruit (drosophile).

Séminaire du Département de Physique et Mécanique en co-organisation avec la SFP section Lorraine :

La Mesure du Temps et Tests Fondamentaux,
le 7 décembre 2010 à 14h, Amphi 8,
par Christophe Salomon, Laboratoire Kastler Brossel de l’Ecole Normale Supérieure, Paris, France

Nous commencerons par rappeler  le principe des horloges atomiques, les outils actuellement les plus précis pour les mesures de temps. L’unité de temps du système SI, la seconde, est réalisée aujourd’hui avec une exactitude de 3.10^-16 en  valeur relative avec des fontaines utilisant des atomes ultrafroids de césium. Ces dispositifs conduisent à une erreur qui ne dépasse pas une seconde tout les 100 millions d’années. Les horloges optiques qui fonctionnent dans la partie visible du spectre électromagnétique ont fait des progrès spectaculaires ces dernières années et atteignent  aujourd’hui une stabilité de fréquence de 8.10^-18 et ouvrent des perspectives nouvelles pour les applications.

Nous décrirons ensuite les tests de physique fondamentale qui peuvent être réalisés avec des horloges sur terre et dans l’espace. En comparant des horloges de nature différente, de nouvelles limites sont établies pour une éventuelle variation des constantes fondamentales comme la constante de structure fine alpha caractérisant l’interaction électromagnétique. Les peignes de fréquence permettant de relier horloges micro-ondes et optiques de façon très simple ouvrent de nouvelles possibilités pour ces comparaisons d’horloges. La mission spatiale PHARAO/ACES, développée par l’ESA et le CNES, installera en 2013 à bord de la station spatiale internationale deux horloges atomiques ultrastables, une horloge à atomes de césium froids et un maser à hydrogène. Ces horloges seront comparées à des horloges au sol par un lien micro-onde de haute performance permettant un test du décalage gravitationnel vers le rouge (effet Einstein) au niveau de 2.10^-6 et une recherche globale de variation des constantes fondamentales.  Un nouveau type de géodésie relativiste utilisant l’effet Einstein permettra d’accéder à une détermination du géoïde terrestre, qui viendra compléter les déterminations récentes obtenues par les missions de géodésie spatiale.