Depuis environ 2010, plusieurs membres du département de physique proposent des animations destinées au milieu scolaire. Leurs sujets principaux sont des déclinaisons autour du magnétisme, du froid et de la supraconductivité d’une part, de l’univers et de la gravitation d’autre part, la cristallographie et enfin du cosmos et de ses origines. L’animation s’étale sur deux heures environ, selon le niveau des jeunes auxquels elle s’adresse (école élémentaire, collège, lycée, classe prépa, tout public …).

Modalités d’interventions :
Deux organisations sont possibles pour ces animations : soit nous nous déplaçons dans les classes, soit nous invitons les classes à la Faculté des Sciences et Technologies de Vandoeuvre pour une journée ou demi-journée d’immersion. Dans le premier cas, quand nous nous déplaçons, nous programmons en général dans l’établissement d’accueil plusieurs conférences afin d’en faire profiter plusieurs classes. Dans le deuxième cas, quand les jeunes viennent à la Faculté, nous organisons un programme complet avec la succession de plusieurs animations du même type, d’autres disciplines éventuellement aussi (géologie, maths ou chimie … ) afin de donner une idée générale aux jeunes de ce que l’on peut apprendre dans une Faculté de Sciences … et de les faire ENTRER dans la Faculté ! … et de leur faire découvrir l’existence de la recherche et des laboratoires …

Le but de toutes ces interventions est toujours le même : susciter l’enthousiasme pour la physique, rendre les jeunes curieux, les associer aux émotions soulevées par la découverte scientifique …. Transmettre de la physique qui fait rêver …

Privilégier le spectaculaire pour marquer les esprits
Pour le sujet « magnétisme, froid et supraconductivité », l’intervention débute par des expériences choisies pour être spectaculaires, que nous réalisons en direct et que nous expliquons en termes simples, en essayant de dégager le principe physique mis en jeu, de montrer ce qui reste à découvrir ou à comprendre et ce à quoi cela peut servir. Nous mettons l’accent sur l’effet quantique illustré par la supraconductivité, de façon à illustrer la présence de la physique quantique dans ces effets macroscopiques. L’orateur apporte tout le matériel nécessaire (dispositifs expérimentaux, ordinateur portable). Il répond aux questions, l’ambition étant de provoquer une discussion sur le sujet, mais aussi sur la recherche en général. Cette conférence est très riche : par les expériences qui l’accompagnent, elle est adaptable à tout public, et soulève l’enthousiasme des plus jeunes aux moins jeunes.

La présentation sur le cosmos invité les élèves à un voyage dans l’espace et le temps à la découverte de l’univers et de ses origines. A travers des animations 3D, les grandes découvertes jalonnant l’histoire de l’astrophysique et de la cosmologie seront détaillées. Il y est question de planètes, de système(s) solaire(s), de galaxies, et éventuellement, de trou noir et du Big-Bang. Cette présentation a été enregistrée:
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La présentation sur la gravitation aborde l’histoire de la découverte de la loi de la gravitation et explique comment celle-ci permit la compréhension de l’Univers.Elle débute par une description des observations célestes des philosophes grecs. Les principaux résultats de Kepler qui ont placé le Soleil au centre de notre système planétaire et les expériences de Galilée sont ensuite illustrés pour arriver à la formulation par Newton de la théorie de la gravité.Puis, sont posés les deux grands problèmes, liés aux trajectoires de Mercure et d’Uranus qui semblaient mettre à mal la loi de la gravitation.Il est alors montré comment des “anomalies” célestes, observées très récemment, ont amené, soit à remettre en cause la loi de la gravitation dans un certain domaine, soit à prédire l’existence d’une masse “sombre” non visible (et encore non détectée) dans l’Univers. Des observations de collisions de galaxies, observées très récemment, ont permis de mieuxcomprendre ces phénomènes… sans pour autant déterminer la nature de la matière noire.

Une nouvelle présentation (en préparation) « Interstellar » de Nolan s’appuiera sur les scènes du film pour discuter et expliquer ces phénomènes et déduire si le scénario développé dans le film est crédible ou non pour un physicien.

Résumé : « Interstellar », film de Christopher Nolan, sorti en 2014, raconte les aventures intergalactiques de Cooper et de son équipe. Pour parvenir à leurs fins, Nolan dont le but est de réaliser le plus d’entrée pour son film et Cooper dont le destin est de sauver l’humanité, vont utiliser de nombreuses « ficelles » de la relativité et de la théorie des cordes : passage du vaisseau dans un trou de ver qui serait un raccourci intergalactique ; écoulement du temps ralenti sur une planète proche d’un trou noir, Cooper est d’ailleurs beaucoup plus jeune que sa fille à la fin du film ; passage à travers l’horizon d’un trou noir ; informations transmises sous la forme d’ondes gravitationnelles ; êtres évoluant dans un espace-temps à 5 dimensions de la théorie des cordes ; …. ;

Tous ces phénomènes sont bien connus des physiciens théoriciens. Ils reposent sur la relation entre la matière, le temps et l’espace. Leurs manifestations sont pour le moins troublantes. Ils ont été décrits théoriquement par Einstein au début du XXième siècle dans le cadre de la théorie de la relativité. Puis, certains ont été vérifiés expérimentalement depuis. D’autres attendent encore une observation pour être considérés comme valides. Un autre acteur du film est la théorie des cordes développée pendant la seconde moitié du XX siècle dont une confirmation semble assez hypothétique.

Répondre à une vraie demande de la part de la jeunesse
Depuis 2012-2013, nous recevons aussi des demandes de jeunes de lycée ou de classe prépa nous demandant de les aider dans leur Travaux Personnels Encadrés (TPE) ou leur Travail d’Initiative Personnelle Encadré (TIPE) relatifs au magnétisme, à la supraconductivité, ou aux nanotechnologies : bien sûr, nous leur répondons toujours de façon positive. Ce type d’interactions nous permet d’amener des lycéens dans le laboratoire et de leur faire toucher du doigt des manips de recherche, afin de les motiver dans leurs projets d’avenir … Le bouche à oreille entre jeunes fonctionne bien, et nous continuons à recevoir des demandes de TPE, ou TIPE pour 2014-2015 …

Répondre à une vraie demande de la part des enseignants
En 2015, à titre expérimental, nous avons proposé encore un autre type d’interaction avec le milieu scolaire lycée : nous avons travaillé en partenariat direct avec le Lycée Callot de Vandoeuvre dans le cadre de la Spécialité PC en Terminale S. 4 séances de 2h de cet enseignement se sont déroulées directement dans les laboratoires de la Faculté des Sciences de Vandoeuvre. 2 enseignants chercheurs ont été mobilisés sur chacune de ces séances (Michel Hehn, Hélène Fischer). Alors que l’un encadrait un demi-groupe (8-9) élèves pour deux séances sur la plateforme de nanotechnologies (2 TP parallèles de 4h chacun par groupe de 4–5 élèves, l’un sur le MEB, l’autre sur l’AFM), l’autre amenait le deuxième demi-groupe pour 2 séances dans le laboratoire, l’une sur la supraconductivité, l’autre à la découverte des techniques de croissance (épitaxie par jets moléculaires, pulvérisation cathodique), et de lithographie.