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Lundi 12 octobre 2009, 17h George SMOOT
Cosmic background radiation: Abstract: Using our most advanced techniques and instruments we sift through relic clues and evidence to understand the events surrounding the birth and subsequent development of the Universe. A precision inspection and investigation of the Cosmic Scene along with careful analysis, discussion, and computer modeling have allowed us determine what happened over billions of years with amazing certainty and accuracy. Some of the findings are surprising and even shocking twists of plots. There remain even more mysteries to be solved. In spite of that we can tell the tale of the creation and history of the Universe and show key supporting evidence some of it from very early times including using the cosmic background light to provide a direct image of the embryo universe. This talk will be a review of the current state of cosmological observations based on the study of cosmic background radiation and the challenging issues still to be confronted. Lundi 8 juin 2009, 17h Didier QUELOZ
L'étonnante diversité des planètes extra-solaires Abstract: La recherche des planètes sur d'autres étoiles a mis en évidence une grande diversité de configurations parmi les autres systèmes planétaires. La détection récente d'une population de « super terres » et d'un grand nombre de Jupiter chauds « gonflés » ont stimulé l'intérêt pour des travaux de planétologie comparée des exoplanètes et l'étude de la diversité des scénarios de formation. Dans cet exposé je ferai un tour d'horizon sur les découvertes récentes avec un poids particulier sur les petites planètes ainsi que les programmes pour caractériser leurs structures. Les grandes lignes de recherches menant à la détection des premières terres seront également discutées. Lundi 4 mai 2009, 17h William BIALEK Physics problems in early embryonic development Abstract: One of the most beautiful phenomena in nature is the emergence of a fully formed, highly structured organism from a single, undifferentiated cell, the fertilized egg. Over the past decades, biologists have shown that in many cases the "blueprint" for the body is laid out with surprising speed and is readable as variations in the concentration of particular molecules (the expression levels of particular genes). In the fruit fly, we know the identity of essentially all the relevant molecules. In this lecture I'll give a brief review of this biological background, and then show how, as we try to make quantitative sense out of this qualitative picture, we encounter a number of interesting physics problems: How can spatial patterns in the concentration of these molecules scale with the size of the egg, so that organisms of different sizes have similar proportions? What insures that the spatial patterns are reproducible from one embryo to the next? Since the concentrations of all the relevant molecules are small, does the random behavior of individual molecules set a limit to the precision with which patterns can be constructed? Has nature found strategies to minimize the impact of this noise and maximize the flow of information through the system? I will try to give not just a formulation of these problems, but also report on recent progress toward solutions, which has involved considerable exchange between theory and experiment. Lundi 6 avril 2009, 17h Albert FERT Présent et futur de la spintronique Abstract: La spintronique, qui exploite l'influence du spin sur la conduction électrique et prend racine dans des recherches fondamentales sur les propriétés de transport des métaux ferromagnétiques, s'est développée après la découverte de la Magnétorésistance Géante (GMR) en 1988 et est aujourd'hui en pleine expansion. Elle a des applications importantes, la plus connue étant l'utilisation de la GMR à la lecture des disques durs. Aujourd'hui la spintronique se développe sur de nombreux axes. Le transfert de spin, par exemple, permet de manipuler l'aimantation d'un ferromagnétique sans appliquer de champ magnétique mais seulement par transfert de moment angulaire de spin amené par un courant. Il sera bientôt appliqué à l'écriture de mémoires magnétiques (MRAM) et à la génération d'ondes hyperfréquence (télécommunications). La spintronique associant matériaux magnétiques et semiconducteurs et la spintronique moléculaire se développent également. L'exposé passera en revue les avancées récentes et leur potentiel technologique. Lundi 2 mars 2009, 17h Nicolas GISIN Téléportation quantique : Résumé : Après une introduction élémentaire du concept de téléportation quantique, une expérience sera présentée. La signification du concept et des résultats expérimentaux, tant pour notre « image du monde » que pour la technologie, sera discutée. Au niveau conceptuel, la téléportation quantique est une merveilleuse manifestation d'un phénomène purement quantique: l'intrication. Ce concept et sa manifestation non-locale seront présentés de façon simple. Au niveau des applications, la cryptographie quantique sera brièvement discutée, en soulignant sa faisabilité avec les technologies d'aujourd'hui. Lundi 8 décembre 2008, 17h Hervé LE TREUT La modélisation des climats futurs : l'évolution des certitudes et incertitudes Abstract: Le premier rapport mettant en avant, sur la base de deux modèles numériques, l'idée d'un réchauffement global de la Terre en réponse à une augmentation des gaz à effet de serre est celui du professeur J. Charney à la National Academy of Sciences en 1979. Le GIEC fondé en 1988 a publié en 1990 un premier rapport, qui a été l'un des documents d'appui pour le Sommet de la Terre de Rio en 1992, et pour les actions qui en sont dérivées (Convention Climat, Protocole de Kyoto). Les prévisions de 1990 se fondaient sur des modèles encore incomplets (ignorant très largement les océans par exemple) avec une résolution spatiale encore très grossière. Depuis cette date la communauté scientifique est confrontée à un paradoxe qui fera l'objet du séminaire. D'un côté les résultats des années 80 ou 90 ont été confirmés à l'échelle du climat global, à la fois par des modèles plus complexes et plus détaillés, mais aussi par l'évolution en cours du système climatique lui-même. D'un autre côté les incertitudes sur l'amplitude des changements à venir et sur leur distribution régionale n'ont pas notablement diminué. Nous donnerons des indications sur les raisons de cette situation. Elle implique qu'un effort de recherche fondamentale important reste à faire, avant que l'on puisse réellement faire des prévisions détaillées - permettant par exemple de mieux s'adapter aux changements à venir. Lundi 3 novembre 2008, 17h Antoine GEORGES Les matériaux à fortes corrélations quantiques Abstract: Certains matériaux, dits à fortes corrélations quantiques, sont très mal décrits par une fonction d'onde de particules indépendantes. La compréhension des propriétés physiques de ces systèmes nécessite une profonde remise en question du paradigme qui prévaut habituellement en physique du solide : celui d'un gaz d'électrons dont les excitations élémentaires sont décrites par un gaz de quasiparticules. L'inventivité des chimistes et les progrès des techniques d'élaboration et d'instrumentation ont permis depuis une vingtaine d'années de découvrir de nouvelles familles de tels matériaux et d'en explorer les propriétés souvent surprenantes, comme la supraconductivité à « haute température critique » des oxydes de cuivre ou celle des pnictures de fer, très récemment découverte. De nouvelles frontières s'ouvrent également, à l'interface entre physique de la matière condensée et optique quantique. Des « matériaux artificiels » constitués d'atomes ultra-froids piégés par des faisceaux laser peuvent être élaborés et contrôlés avec grande précision, et permettent d'explorer la physique des fortes corrélations quantiques dans des régimes auparavant inaccessibles. Lundi 6 octobre 2008, 17h D. Christian Glattli L'effet Hall Quantique Abstract: La découverte de l'effet Hall quantique a montré l'importance de la topologie dans des systèmes quantiques. L'effet Hall entier observé en 1980 par Klaus von Klitzing (prix Nobel 85) se manifeste par une quantification en unités de e2/h de la conductance Hall d'électrons confinés à 2D et soumis à un fort champ magnétique. Le phénomène résulte d'un combinaison de la statistique de Fermi, de la quantification du mouvement en orbites de Landau et du phénomène de localisation quantique. L'Effet Hall quantique fractionnaire, découvert deux ans plus tard, est un phénomène plus spectaculaire encore caractérisé par un remplissage en fraction entière des états quantiques. C'est dans ce système qu'a été montré pour la première fois un fractionnement de la charge des porteurs du courant dans la matière. On pense que ces excitations fractionnaires obéissent des statistiques quantiques non-conventionnelles interpolant entre la statistique de Fermi et celle de Bose. La richesse du phénomène d'effet Hall quantique est encore augmentée quand on considère les excitations qui se propagent de façon chirale au bord de l'échantillon. Le système réalise alors un exemple de conducteur 1D appelé liquide de Luttinger. Ces excitations chirales peuvent être mises à profit pour réaliser avec des électrons l'analogue d'expériences d'optiques quantiques. Enfin, la maîtrise d'un matériau conducteur bidimensionnel nouveau, le Graphène, obéissant à une équation de Dirac relativiste, a permis de montrer de nouvelles phases Hall quantiques tout à fait fascinantes et résistant à des températures incroyablement élevées. Lundi 2 juin 2008, 17h David Spergel Taking the Universe's Baby Picture Abstract: The Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) has made an accurate full-sky measurement of the microwave background temperature and polarization fluctuations. The WMAP measurements rigorously test our standard cosmological model and provide an accurate determination of basic cosmological parameters (the curvature of the universe, its matter density and composition). When combined with other astronomical measurements, the measurements constrain the properties of the dark energy and the mass of the neutrino. The observations also directly probe the physics of very moments of the early universe. Many key cosmological questions remain unanswered, but will potentially be addressed by upcoming observations: what happened during the first moments of the big bang? what is the dark energy? What were the properties of the first stars? Lundi 5 mai 2008, 17h Raymond E. Goldstein Evolution of Biological Complexity Abstract: A fundamental issue in evolutionary biology is the nature of transitions from single-cell organisms to multicellular ones, with accompanying cellular differentiation. For microscopic life in fluid environments, many of the relevant physical considerations involve diffusion and mixing, for the exchange of metabolites with the environment is one of the most basic features of life. I describe theoretical and experimental work that attempts to answer basic questions about transport by multicellular life, using model organisms to study the regime in which advection strongly dominates diffusion. Topics to be addressed include metabolic dynamics, phototaxis and flagellar synchronization in the colonial alga Volvox, cytoplasmic streaming in the aquatic plant Chara, and vacuolar membrane dynamics in the terrestrial plant Arabidopsis. Emphasis will be placed on outstanding open problems in physics, biology, and applied mathematics arising from these investigations. Lundi 7 avril 2008, 17h Gabriele Veneziano Le Modèle Standard de l'Univers : succès et énigmes Abstract: Depuis environ 30 ans nous disposons d'un Modèle Standard de l'Univers qui est fondé sur deux piliers différents, la Relativité Générale et la Théorie Quantique de Champs. Même si, historiquement, leur développement a suivi des chemins parallèles et indépendants, il existe, à la base, un dénominateur commun entre les deux. Cela implique que le Modèle Standard actuel, en dépit de ses succès, n'est qu'une étape dans la voie d'une théorie unifiée de toutes les particules et interactions. Lundi 4 février 2008, 17h Jean-Michel Raimond Voir et revoir un photon Abstract: Les photons sont des porteurs d'information idéaux, mais, le plus souvent, ils disparaissent en délivrant leur message, absorbés par le détecteur. Cette destruction brutale n'est pas requise par la physique quantique. Elle permet d'imaginer des détecteurs de lumière parfaitement transparents ! Nous avons réalisé une telle mesure idéale pour un champ contenu dans une « boîte à photons », analogue à celle que proposait Einstein dans une célèbre expérience de pensée. Le même photon peut alors être « vu » des centaines de fois. Nous avons observé ainsi, pour la première fois, les « sauts quantiques » de la lumière révélant la naissance, la vie et la mort de photons individuels. Cette expérience illustre tous les postulats fondamentaux de la mesure quantique. Elle permet aussi de préparer des états sans précédent, pour de nouvelles explorations de la frontière floue entre le monde classique et le monde quantique. Lundi 7 janvier 2008, 17h David Quéré Gouttes automotrices (ou presque) Abstract: Nous décrivons un certain nombre de situations où un peu de liquide, placé dans un gradient chimique ou géométrique, se trouve propulsé dans une direction privilégiée. Notre but, dans cet exposé, est de couvrir certains aspects historiques (en discutant notamment de découvertes d'Hauksbee, vers 1700), mais surtout de montrer des développements récents dans le domaine, autour d'expériences de Chaudhury et d'Ondarçuhu dans les années 90, et de J. Bico, E. Lorenceau, M. Reyssat et M. Prakash, dans notre groupe, entre 2002 et 2007. |
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COLLOQUIUM
Pierre et Marie CURIE Sous le haut patronage de Jean-Charles Pomerol |
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Université Pierre et Marie Curie - Campus Jussieu