Many desert sand dunes emit a loud sound with a characteristic tremolo around a well defined frequency whenever sand is avalanching on their slip face. This phenomenon, called the "song of dunes", has been successfully reproduced in the lab, at a smaller scale. In all cases, the spontaneous acoustic emission in the air is due to a vibration of the sand, itself excited by a granular shear flow. I will present a complete characterisation of the phenomenon : frequency, amplitude, source shape, vibration modes, instability threshold. I will then review the most prominent characteristics of acoustic propagation in weakly compressed granular media. Finally, I will describe the different mechanisms proposed to explain booming avalanches. I will show how measurements performed to test these theories against data allow one to contrast explanations that must be rejected (sound resonating in a surface layer of the dune, for instance) with those that still need to be confirmed to reach a scientific consensus, amplification of guided elastic waves by friction, in particular.

Le développement des carburants issus de ressources carbonées renouvelables (biocarburants) et leurs perspectives de pénétration du marché des carburants pour le transport routier et aérien sont examinés à la lumière de 3 critères : la durabilité, la performance technologique et la compétitivité. Les efforts de R & D déployés pour la production et l’utilisation des bio carburants de 1ère génération (Ethanol et diester ou biodiésel, obtenus à partir de cultures agricoles) permettent à ce jour de satisfaire –partiellement- aux deux derniers critères en raison de leur intégration dans des stratégies de soutien à une agriculture intensive fortement subventionnée. La compétition avec la production alimentaire, l’impact environnemental, et les questionnements sur le bilan réel sur l’effet de serre conduisent cependant à une sérieuse remise en cause de cette alternative. Dans le cas des carburants de 2ème (issus de biomasse lignocellulosique) et de 3ème génération (issus de la culture des algues) les bilans écologiques et économiques attendus s’avèrent beaucoup plus positifs. Toutefois leur production, depuis l’exploitation de la ressource jusqu’à sa transformation chimique, fait appel à des procédés complexes nécessitant la conception et l’introduction de technologies intégrées originales. Les opportunités socio économiques, quelques défis scientifiques et verrous technologiques seront présentés et commentés avec le point de vue d’un chimiste citoyen.

Combien de temps faut-il à un "chercheur" aléatoire pour atteindre un point "cible" donné  ?  Ce temps de premier passage est en fait une quantité clé qui intervient par exemple dans l'évaluation de la vitesse de propagation d'une épidémie,  de la constante cinétique d'une réaction chimique limitée par la diffusion,  ou encore du temps qu'un animal met pour trouver sa nourriture. Je présenterai dans un premier temps des résultats récents  qui permettent une évaluation explicite du temps moyen de premier passage de marcheurs aléatoires en espace confiné. Cette approche  révèle une dépendance universelle du temps moyen de premier passage, d'une part en fonction du volume du système et d'autre part en fonction de la distance entre les points de départ et d'arrivée de la marche. Je montrerai comment ces résultats s'appliquent au transport dans des structures fractales, en  milieux désordonnés,  ou encore à la diffusion anormale. Je discuterai pour finir l'impact éventuel concernant la réactivité en milieu confiné. Dans un deuxième temps, je montrerai  que les processus de recherche dits intermittents, qui combinent des phases de recherche minutieuse et des phases de déplacement pur, sont des stratégies de recherche efficaces qui permettent de minimiser le temps moyen de premier passage.

le 4 juillet dernier, les expériences ALTAS et CMS du LHC annonçaient du CERN (près de Genève) la découverte d'une nouvelle particule de masse 125 à 126 gigaelectronvolts, découverte relayée par les médias du monde entier. Les publications officielles, fin juillet, évitent de qualifier directement cet évènement de découverte du "boson de Higgs", mais parlent plutôt d'une particule ayant des propriétés consistantes avec ce dernier. Après une brève description de ces expériences et de ce qu'elles ont réellement détecté, nous tenterons dans ce colloque de décrire ce qu'est théoriquement un "boson de Higgs" et ce qu'il faudrait encore expérimentalement, pour affirmer son existence. Nous reviendrons sur le contexte et le principal apport des articles théoriques originaux de 1964 par trois groupes indépendants, où la prédiction d'un tel boson n'apparaissait que de manière accessoire. L'importance de cet apport ne se manifestera clairement que quelques années plus tard, en 1967 et surtout en 1972 avec la construction d'une théorie cohérente décrivant les interactions faibles de courte portée et mariant les effets quantiques et relativistes. Nous aborderons enfin les succès retentissants de ce 'modèle standard', comme il est appelé depuis, mais aussi ses défauts qui ont motivé une grande activité théorique ultérieure prédisant des phénomènes 'au-delà du modèle standard', et des programmes expérimentaux couteux qui tentent de les mettre en évidence. Ceci justifie sans doute l'enjeu scientifique qui sous-tend les précautions d'annonce de la part des expérimentateurs.

Les situations d'équilibre, dans lesquelles fluctuations temporelles et réponse à une (petite) perturbation extérieure se confondent, ne sont pas le lot commun des systèmes vivants. Après avoir décrit des "extensions" récentes théorème de fluctuation-dissipation en dehors de l'équilibre, je proposerai une situation physique où l'on peut tirer profit de ces nouveaux résultants, la plupart du temps très formels. Il s'agit du cas d'une bille attachée à la membrane d'une cellule musculaire, utilisée pour sonder les propriétés physiques du cytosquelettes. Travail réalisé en collaboration avec P. Bohec, F. Gallet, C. Maes, P. Visco.

Glasses play an important role in modern technology. The large number of local packing arrangements in a glass underlies their important properties, including macroscopic homogeneity (e.g., the clarity of window glass) and the ability to be tuned by composition changes. A problem with glasses, also associated with their local disorder, is that they are unstable with respect to lower energy glasses and crystalline states. We have used physical vapor deposition and the mobility of glassy surfaces to prepare what are likely the most stable glasses on the planet. Our materials have the properties expected for “million-year-old” glasses, including high density, low enthalpy, and high mechanical moduli. Computer simulations verify and extend our understanding of these unusual materials, and allow a detailed investigation of structure/property relationships. These developments present major opportunities to learn about the lower portions of the potential energy landscape and to design new classes of anisotropic solids.

Le « paradoxe de Braess » désigne le comportement contre-intuitif d’un réseau saturé dont la performance globale peut se dégrader après ouverture d’une branche additionnelle. Un exemple emblématique, et historique1, est celui d’un réseau routier saturé, dans lequel la mise en service d’une voie rapide transverse peut paradoxalement aboutir à un temps de parcours allongé pour tous. A l’opposé, la fermeture de quelques rues judicieusement sélectionnées dans un réseau urbain congestionné peut paradoxalement fluidifier le trafic2. Ce paradoxe, étendu à d’autres réseaux classiques3 (électriques, mécaniques, etc..), peut être interprété dans le cadre de la théorie des jeux. Par curiosité, nous4 nous sommes interrogés sur l’existence d’un phénomène analogue en physique quantique où les interactions sont gouvernées par des effets de cohérence et de non localité, et où les excitations élémentaires obéissent à des statistiques non Poissoniennes. Une de nos motivations réside dans la possibilité qu’offre la microscopie à grille locale (SGM, comme Scanning Gate Microscopy), bien maîtrisée dans notre laboratoire5, de moduler par effet de grille la transmission électronique d’un canal dans une nanostructure semi-conductrice et donc, a priori, d’ouvrir ou fermer un bras additionnel dans un réseau mésoscopique. Dans cet exposé, je rappellerai d’abord quelques exemples concrets de paradoxes de Braess classiques, puis je donnerai tout un faisceau de preuves numériques et expérimentales, obtenues en microscopie SGM, qu’un analogue du paradoxe de Braess peut effectivement se manifester dans des réseaux semi-conducteurs mésoscopiques4. Enfin je conclurai en évoquant quelques questions de nature fondamentale ouvertes par l’observation de ce nouvel effet mésoscopique contre-intuitif. 1. D. Braess, Unternehmensforschung 12, 258 (1968). 2. H. Youn, M. T. Gastner, and H. Jeong, Phys. Rev. Lett. 101, 128701 (2008). 3. J. E. Cohen and P. Horowitz, Nature 352, 699 (1991) ; C. M. Penchina and L. J. Penchina, Am. J. Phys. 71, 479 (2003). 4. M.G. Pala, S. Baltazar, P. Liu, H. Sellier, B. Hackens, F. Martins, V. Bayot, X. Wallart, L. Desplanque, S. Huant, Phys. Rev. Lett. 108, 076802 (2012). 5. B. Hackens et al., Nature Phys. 2, 826 (2006) ; F. Martins et al., Phys. Rev. Lett. 99, 136807 (2007); B. Hackens et al., Nat. Commun. 1, 39 (2010).

Le modèle d'Ising en champ aléatoire (RFIM) est un problème classique de physique statistique des systèmes désordonnés. je ferai un panorama de ses propriétés les plus marquantes (réduction dimensionnelle et sa brisure, (super)symmétries cachées, brisure des relations d'hyperscaling). Ces propriétés découlent du fait que les fluctuations thermiques sont sous-dominantes par rapport aux fluctuations du désordre, une caractéristique partagée par de nombreux systèmes désordonnés. Le RFIM est également intéressant par ses liens avec la procédure de fixation de jauge dans les théories de Yang-Mills. En fin de séminaire, je présenterai des résultats obtenus dans les 10 dernières années par des approches non-perturbatives.