Ecole normale supérieure de Lyon
Département de physique

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Seminaires 2014-2015

Le mercredi 22 octobre 18h00 - Amphi Schrödinger
Professeur Ruth Durrer, Université de Genève.
The Cosmic Microwave Background after Planck and BICEP2

I give an introduction to the cosmic microwave background (CMB) and its importance for cosmology. Then I present some results from recent experiments like Planck and BICEP and discuss open questions on both, the theoretical and the experimental side.


Le mercredi 26 novembre 18H - Amphi Schrödinger
Martin Lemoine , Directeur de Recherche CNRS, Institut d'astrophysique de Paris.
L'Univers aux énergies extrêmes

La Terre subit en permanence le bombardement d'un flux de particules cosmiques relativistes, dont certaines sont dotées d'une énergie cinétique extrême.  Celles-ci sont rares -- environ une par km2 et par siècle -- mais leur énergie dépasse ce qui peut être produit dans les plus grands accélérateurs terrestres par un facteur de l'ordre de la dizaine de millions !
 Les sources de ces rayons cosmiques de ultra-haute énergie sont vraisemblablement associées à des phénomènes astrophysiques cataclysmiques, mais on ignore encore lesquels, et ce, en dépit d'un demi-siècle d'efforts expérimentaux de grande envergure.
 Cet exposé discutera cette énigme de l'origine des rayons cosmiques de ultra-haute énergie. On montrera que ce champ de recherche touche à bien d'autres, de l'astrophysique des particules (neutrinos et photons de haute énergie) à la physique des plasmas dans des conditions extrêmes en passant par la cosmologie. Puis on mettra l'accent sur la physique de l'accélération de particules à de telles énergies : comment y parvenir, par quel mécanisme et dans quelle source ? Enfin on ne donnera pas de réponse convaincante à ce problème !

Le mercredi  3 décembre 18H - Amphi Schrödinger
Bérengère Dubrulle, Directeur de Recherche CNRS, Laboratoire SPHYNX, SPEC/CEA Saclay , Gif sur Yvette.
La Turbulence, un problème complexe hors-équilibre.

On raconte qu’Einstein, à son entrée au paradis, n’aurait eu que deux questions à poser à Dieu, classées par ordre croissant d'importance:
i) Comment quantifier la gravité?
ii) Quelle est la solution à la turbulence?
Plus récemment, la fondation Clay a annoncé qu’elle offrirait un million de dollar à celui ou celle qui réussirait à démontrer que la turbulence est un problème mathématique bien posé. Quelle est donc cette entité étrange, dont la tête est mise à prix, et qui obsède nos plus grands savants jusque sur leur lit de mort?
La Turbulence concerne un état particulier des fluides, obtenu quand certaines conditions sont réalisées, comme par exemple dans un océan ou autour d'un avion. Au vu de ces systèmes et de la complexité associée, on pourrait penser que la difficulté du problème de la turbulence est liée à une difficulté de formulation de ses équations fondamentales. Paradoxalement, le problème est ailleurs: on connaît les équations qui gouvernent le mouvement des fluides depuis les travaux de Navier (en 1823) et Stokes (en 1843). Ce sont des équations de la physique “classique” ne faisant intervenir ni phénomène quantique, ni mécanique relativiste. Pourtant, elles recèlent deux épines de taille: des traces de singularités et de la complexité.
Dans cet exposé, je montrerai comment ces deux épines contribuent à faire de la turbulence un problème intrinsèquement hors-équilibre, impliquant un nombre de degré de libertés gigantesque. Je discuterai des problèmes pratiques associés (par exemple est il possible de calculer la météo plus vite que le temps qui passe ?) et de pourquoi la quête d’une solution « universelle » à ces problèmes nous ramène invariablement à des outils de base de la physique statistique, comme les brisures spontanées de symétrie, et … le modèle de Curie-Weiss.

Le mercredi  4 février 18H - Amphi Schrödinger
Christian Maes, Professeur, Institut for Theoretical Physics, KU Leuven, Belgium.
Emergent behavior, and the nature of statistical forces.

We discuss physics examples of what can be called emergent behavior, such as transitions between macroscopic phases, the appearance of randomness through chaotic dynamics and the arrow of time. That brings us to the concept of statistical forces as found in many natural phenomena.





Le mercredi  11 mars 18H - Amphi Schrödinger
Wilfred Anthony Cooper, Professeur, EPFL Lausanne, Suisse.
Self-consistent Simulations of Ion Cyclotron Resonance Heating in Tokamaks and Stellarators.

Auxiliary methods to heat magnetically confined plasmas are imperativeto reach thermonuclear burn conditions. One attractive optioncorresponds to Ion Cyclotron Resonance Heating (ICRH) that coupleswave motion with ion gyromotion. I demonstrate how, by couplingof different kinetic and MHD codes, a tokomak or stellarator systemcan be simulated and the configuration tested to stability:Iterative computations of the MHD equlibrium state, the ICRH wave absorption by a minority species at the ion-ion hybrid layer and the energetic particle distribution function are undertaken until a converged solution is achieved.

Le mercredi  1er avril 18H - Amphi Schrödinger
Elisabeth Giacobino, Directeur de recherche CNRS, Laboratoire Kastler Brossel, Jussieu.
La photonique quantique avec des atomes froids et des semi-conducteurs.

La photonique quantique est un champ de recherche très actif, dans lequel l’interaction entre lumière et matière est exploitée pour contrôler et manipuler le comportement de photons uniques et d’ensembles de photons.
Des ensembles matériels tels que des atomes refroidis par laser ou des semi-conducteurs permettent aussi bien de produire des états quantiques de la lumière, photons uniques ou états comprimés, ainsi que de les mémoriser sans les détruire, comme le montrent des résultats récents obtenus au Laboratoire Kastler Brossel. Au-delà des propriétés d’optique quantique, nous avons aussi montré que les interactions non linéaires dans une microcavité semi-conductrice conduisaient à la superfluidité de la lumière, un phénomène prédit il y a plus de 10 ans, mais jamais observé auparavant.

Le mercredi  6 mai 18H - Amphi Schrödinger
Helmut Schiessel, professeur, Lorentz-Institute, University of Leiden, The Netherlands.
The mechanical genome.

DNA of eukaryotes (animals, plants, fungi) is organized by being wrapped around protein cylinders to form fundamental packaging units: the nucleosomes. Since this means that the DNA is strongly bent, the positions of the nucleosomes are largely determined by the mechanical properties of the underlying DNA sequence. This has been referred to as the “nucleosome positioning code” by the late Jonathan Widom. However, it is still an open question whether the positioning of nucleosomes is merely a side product of the mechanical properties of given DNA sequences (e.g. that of genes) or whether positioning is the product of a mechanical evolution of DNA molecules. Here we provide evidence for the latter scenario.
Using a computational nucleosome model we first demonstrate the theoretical possibility of multiplexing classical and mechanical genetic information. We explain that the natures of DNA elasticity, of the genetic code and of the biological base pair sequences come together in such a way that multiplexing can occur in real genomes. In a second step we show that two yeast genomes show mechanical codon biases which give evidence for a nucleosome positioning signal multiplexed with genes. This suggests that the exact positions of nucleosomes play crucial roles in the gene regulation of these organisms. Our findings show how two levels of information can be encoded independently along one and the same DNA sequence suggesting parallel evolutions in genomes.
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