Conférence du 3 juillet 2000 par François Vannuci. L'astrophysique étudie l'infiniment grand de l'univers, la physique des particules étudie l'infiniment petit de la structure de la matière. De plus en plus les physiciens s'intéressent à la connexion entre ces deux frontières. Une nouvelle discipline émerge, on l'appelle l'astroparticule. C'est le domaine où les physiciens des particules, d'abord cantonnés auprès des accélérateurs, apportent leurs méthodes pour sonder l'univers. Cette recherche concerne tant les propriétés de particules d'énergies inaccessibles sur terre, que les centres d'accélérations encore énigmatiques qui leur donnent naissance. Parmi ces "astroparticules" on discutera plus en détail le rôle spécial des neutrinos.
Mot(s) clés libre(s) : astroparticule, astrophysique, infiniment grand, matière noire, neutrino, oscillation, photon, physique des particules, rayonnement cosmique, Super-Kamiokande, univers

La récente restauration de la Cathédrale de Rouen, Portail vu de face de Claude Monet conservée au musée d’Orsay a donné l’occasion d’étudier les différentes strates de peinture qui la composent. En comparant cette matière complexe à d’autres Cathédrales, la fabrique de la série apparaît dans toute sa matérialité.
Mot(s) clés libre(s) : matière, restauration, Claude Monet, Cathédrale, Musée d'Orsay

Le film est centré sur l'expérience du Palais de la Découverte concernant les équilibres de phases de l'azote. On détaille les transferts d'énergie entre phases, notamment au point triple où les trois phases, solide, liquide, et gaz coexistent. Une simulation numérique permet de relier les points de vue microscopique et macroscopique sur les phénomènes. Une séquence historique sur l'activité du laboratoire de Leyde au tournant du XXéme siècle illustre l'utilisation des équilibres liquide/vapeur pour l'obtention des basses températures, la liquéfaction de l'hélium et la découverte de la supraconductivité.GénériqueAuteur : Jacques Treiner Réalisation : Jacques Treiner Production : Université Pierre et Marie Curie (Paris VI) / Palais de la découverte / S.F.R.S.
Mot(s) clés libre(s) : chaleur, changement d'état, ébullition, équilibre liquide/vapeur, état de la matière, évaporation, expérience de Torricelli, point triple, pression, température, thermodynamique, transfert d'énergie, transition de phase

GénériqueUniversité Paris 7 Denis Diderot 1985 Diffusion : SFRS
Mot(s) clés libre(s) : chimie, ondes, ordre, physique, structure de la matière

Le Génie de la Réaction Chimique (GRC) est une branche du génie des procédés qui traite des méthodes de mise en œuvre rationnelle des transformations de la matière et des appareils dans lesquels sont conduites les réactions : les réacteurs. » Le plan de ce cours est le suivant : Un chapitre préliminaire fournit quelques rappels utiles de mathématiques et méthodes numériques. Le premier chapitre fera le point sur les notions de base du Génie de la Réaction Chimique, avec la classification des réactions et des réacteurs, quelques éléments de technologie, les définitions des grandeurs caractérisant une réaction chimique (coefficients stœchiométriques, taux de conversion et avancement) et le rappel des éléments de base de cinétique chimique (vitesse de réaction, lois usuelles, liens avec la thermodynamique). L'étude des réacteurs s'appuie sur la thermodynamique et la cinétique chimique. Le deuxième chapitre sera consacré aux réacteurs idéaux isothermes. Les bilans de matière seront explicités dans plusieurs cas classiques : réacteur agité discontinu, réacteurs continus parfaitement agité ou à écoulement piston ; avant de détailler le comportement de ces réacteurs idéaux lorsqu'ils sont le siège d'une seule ou de plusieurs réactions, et d'aborder le problème de l'optimisation de la conversion ou du rendement. Le troisième chapitre traitera de l'étude de l'écoulement dans les réacteurs réels grâce aux mesures de Distribution des Temps de Séjour (DTS) : après la description de la méthode et de la fonction de distribution associée, le diagnostic des écoulements et leur modélisation seront étudiés. Le quatrième et dernier chapitre s'intéressera aux effets thermiques dans les réacteurs : l'écriture des bilans d'énergie sera détaillée, puis la Progression Optimale de Température (POT) et le problème de l'emballement thermique seront abordés.
Mot(s) clés libre(s) : génie chimique, réaction chimique, cinétique chimique, réacteur homogène, bilan de matière, nombre de Reynolds, Distribution des Temps de Séjour, effet thermique, bilan d'énergie, Progression Optimale de Température, optimisation de la conversion

Le champ magnétique semble toujours un peu mystérieux, pourtant les phénomènes magnétiques sont connus depuis presque trois mille ans et ont trouvé des applications partout dans notre vie quotidienne. Le but de cet exposé est à la fois d'expliquer la physique du champ magnétique et de démontrer l'importance des champs magnétiques intenses dans la recherche. La conférence débutera par un bref résumé de la physique des champs magnétiques, à la fois de façon historique et fondamentale. Ensuite, je discuterai trois grands domaines de la physique ou le champ magnétique intervient La manipulation magnétique concerne tous les phénomènes qui génèrent des forces mécaniques sur des objets. L'aimant permanent avec lequel on colle des feuilles sur la porte du frigo, l'électromoteur, la séparation magnétique et la lévitation magnétique sont des exemples parmi tant d'autres. Ces phénomènes ont trouvés beaucoup d'applications, mais sont aussi utilisés comme outils dans la recherche. Le champ magnétique est une perturbation universelle et précise qui permet de sonder la matière et de déterminer beaucoup de paramètres physiques et chimiques. L'exemple le plus connu est l'imagerie médicale par résonance magnétique nucléaire mais il existe beaucoup d'autres sondes basées sur le champ magnétique. Les champs magnétiques intenses peuvent induire des nouveaux états de la matière, en particulier en combinaison avec des basses températures. Dans la physique des solides, plusieurs états exotiques ont été observés, comme des quasi-particules dans les gaz électroniques bidimensionnels, des condensats de Bose-Einstein dans des cristaux et la supraconductivité induite par le champ magnétique.
Mot(s) clés libre(s) : champ magnétique intense, charge électrique, effet Hall, effet Zeeman, électromagnétisme, énergie cyclotron, état de la matière, force de Lorentz, lévitation magnétique, mécanique quantique, résonance, spin, supraconductivité

La cosmologie occupe dans les sciences observationnelles une place particulière. Elle se trouve en effet à la frontière entre physique fondamentale et astrophysique aussi bien par les questions auxquelles elle essaie de répondre que par son mode de relation entre théorie et observations. Les grandes questions sur la géométrie de l'univers, son histoire, son contenu ou sa dynamique ont été posées dés le début du vingtième siècle juste après la mise au point de la relativité générale comme théorie de la gravitation. L'histoire de la cosmologie est pavée depuis près d'un siècle par des prédictions très précises et souvent basées sur des considérations de physique fondamentale ou la philosophie n'était pas absente (si on pense en particulier à l'origine de l'inertie et au principe de Mach). Certaines de ses prédictions allaient même à l'encontre des premières observations comme le “principe cosmologique ” supposant que l'univers est homogène a grande échelle. Il est frappant que beaucoup de ces prédictions, qui étaient pour certaines très difficile à tester, soient en passe d'être vérifiées. L'astrophysique, comme les sciences de la Terre, se heurte à une difficulté essentielle : la physico-chimie des objets étudiés est en général complexe et les prédictions liées à un modèle particulier ne peuvent être testées qu'avec une précision médiocre liée aux limitations évidentes de ces modèles eux même. Par contre en cosmologie, certaines prédictions peuvent être mesurées avec une précision qui les rapproche plus des expériences de physique fondamentale. L'exemple le plus spectaculaire est certainement le caractère “ Planckien ” du rayonnement cosmologique découvert par Penzias et Wilson et vérifié par le satellite COBE. L'histoire de cette prédiction née dans les années 40 de déductions hardies basées sur la physique nucléaire et finalement vérifiée dans les années 90 est un des meilleurs exemples. Il n'est pas le seul ; l'histoire de la constante cosmologique, celle de la matière noire ou surtout de la géométrie de l'Univers sont tout aussi passionnantes. Le caractère Euclidien ou non de la géométrie de notre univers est une de ces questions qu'il est difficile d'attacher à une seule discipline. Elle vient dans les dernières années d'entrer de plein pied dans la science expérimentale. Les moyens observationnels spatiaux liés à des progrès technologiques très pointus sur les détecteurs ont permis une part importante de ces vérifications spectaculaires. On retracera leur histoire durant le vingtième siècle.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, cosmologie, courbure, étoile, expansion de l'univers, fond diffus cosmologique, galaxie, géométrie de l'univers, matière noire, modèle cosmologique, observation de l'espace, principe cosmologique, rayonnement électromagnétique, relativité g

Les Casseurs d'atomes, plus communément appelés Accélérateurs, sont les outils de tous les jours de nombreux physiciens des particules qui sondent la matière infiniment petite. Il y a de ça un peu plus d'un siècle, en 1894, Albert Michelson - qui étudia le comportement de la lumière - n'aurait jamais imaginé se retrouver devant un monde incroyablement plus complexe qu'il l'aurait cru lorsqu'il déclara que tout ce qu'il restait à faire en physique était de déterminer jusqu'à la sixième décimale les valeurs connues en ce temps là. Il ne se doutait pas que la structure entière de la physique serait complètement révolutionnée dans les 20 années qui allaient suivre. Les premiers accélérateurs sont apparus au début du 20e siècle et ce qui fut dévoilé au fil des années a permis de construire un modèle théorique cohérent, le Modèle Standard (MS). Les particules prédites par ce modèle furent presque toutes observées, les prédictions sur leur comportement furent testées, mais effectivement le plus important manquait et manque toujours. Le boson de Higgs, auquel est associé le champs de Higgs qui permet à toutes les particules d'acquérir une masse, reste encore aujourd'hui inobservé. Les expériences du futur nous permettront de vérifier si cette particule existe vraiment, et si d'autres modèles théoriques au-delà du MS sont viables i.e. la Super Symétrie, l'existence de dimensions supplémentaires. Il faut toutefois garder les pieds sur terre, ou peut-être pas, car la physique des particules aux accélérateurs, résumé sur l'échelle universelle du temps depuis le Big Bang jusqu' aujourd'hui, ne correspond qu'à un tout petit pas. Le terrain à défricher reste encore énorme, et les Casseurs d'atomes joueront un rôle clef dans la compréhension de cet Univers de l'infiniment petit. Je tenterai donc, dans cette présentation, de faire un survol historique de la théorie, des accélérateurs, des découvertes et de parler du futur de la physique aux accélérateurs.
Mot(s) clés libre(s) : accélérateur de particules, boson de Higgs, collisionneur, infiniment petit, matière, modèle standard, particule élémentaire, quark

L' étude de la matière à toutes les échelles est un sujet très vaste qui nécessiterait plusieurs cours. Aussi, nous limiterons notre propos en tentant de répondre à la question : " Un même assemblage d'éléments organiques ou inorganiques peut-il exister à différentes échelles et qu'elles sont leurs propriétés spécifiques ? " Dans ce dessein, nous choisirons une même entité différant par le nombre d'atomes qui la constitue et nous chercherons à montrer que ses propriétés physiques ou catalytiques changent en fonction de leur dimension. Dans un second temps, nous associerons cette entité à elle-même afin de faire croître cet assemblage de quelques Angstrom au millimètre. Nous montrerons que, dans certains cas, l'organisation de ces entités induit l'apparition des propriétés spécifiques différant de l'élément isolé. Nous traiterons tout d'abord les matériaux inorganiques puis organiques.
Mot(s) clés libre(s) : adsorption, auto-organisation des particules, catalyse, enzyme, fluorescence, liaison chimique, matériau, matière organique, nanochimie, nanomatériaux, superparamagnétisme

Le rayonnement synchrotron est devenu en quelques années la principale source de rayons X. Il est émis par des particules chargées (électrons) qui sont accélérées par des champs magnétiques dans des machines construites au départ pour étudier la physique des particules. Ce rayonnement est très intense et sa brillance peut atteindre 1011 fois celle d'un tube à rayons X. Ceci a ouvert des possibilités complètement nouvelles dans de nombreux domaines : possibilité de faire des images sur des objets qui absorbent très peu les rayons X et de faire des hologrammes, possibilité d'étudier la structure de la matière dans des conditions extrêmes de pression et de température qui règnent au centre de la terre, résolution de structures biologiques complexes tels que le ribosome, le nucléosome ou des virus de grande taille, étape importante pour la réalisation de nouveaux médicaments. Le but de cette conférence est d'illustrer ces possibilités par des résultats récents.
Mot(s) clés libre(s) : accélérateur de particules, biologie moléculaire, diffraction, imagerie X, matière, onde électromagnétique, rayon X, rayonnement synchrotron