La fabuleuse histoire du principe de moindre action: de Fermat à Feynman

La physique s'est construite sur la base de quelques notions fondamentales comme la «  Force  » et «  l'Énergie  ». Depuis Fermat, et sa loi du temps minimum dans le trajet optique, le concept de «  moindre action  » s'est peu à peu imposé comme un élément fondateur de la physique. C'est cette fabuleuse histoire de ce concept qui sera contée lors de cette conférence, en retraçant l'histoire, qui démarre avec Fermat et l'optique géométrique en 1657 se poursuivant avec Feynman et sa théorie de l'électrodynamique quantique en 1942. Aujourd'hui le principe de moindre action est à la base de la mécanique newtonienne, relativiste et quantique et touche même la biologie.

 Conférence grand public destinée aux esprits curieux  !

 Conférence organisée le 26 novembre 2013, par la Société Française de Physique et l'Université de Toulon. Animée par Monsieur Madjid MESLI, Centre National de Recherche Scientifique (CNRS).

 

Les planètes extrasolaires: la découverte des nouveaux mondes

Conférence de l'Institut d'Astrophysique de Paris présentée par Alain Lecavelier des Étangs (astrophysicien à l'IAP) le 8 janvier 2013.

 Découvertes depuis près d'une vingtaine d'années, on connait aujourd'hui plus de 800 planètes extrasolaires. Passée l'étape du dénombrement, les astronomes sont surpris par l'étonnante diversité de ces nouveaux mondes. Certaines des planètes connues sont déjà étudiées de manière très détaillée, en particulier grâce aux télescopes spatiaux comme le Télescope Spatial Hubble ou l'observatoire infrarouge Spitzer. Dans une configuration particulière, les planètes qui transitent devant leur étoile révèlent les secrets de leurs atmosphères. Et, les dernières découvertes nous montrent quantité de phénomènes inattendus.

 

La découverte du boson de Higgs au CERN

Conférence de l'Institut d'Astrophysique de Paris présentée par Bruno Mansoulié (ingénieur au Service de Physique des Particules du CEA) le 5 février 2013.

 En 2012 les grandes expériences du Cern auprès de l'accélérateur LHC ont annoncé la découverte d'un nouvelle particule, correspondant à ce qu'on attend du boson de Higgs. Je décrirai le rôle essentiel du "Higgs" dans la compréhension microscopique de la matière, et les grandes lignes de cette découverte. La conférence tentera aussi d'évoquer brièvement le lien (et les tensions) entre physique des particules élémentaires et cosmologie, en relation avec le boson de Higgs.

 

Le principe anthropique, science ou pas?

Conférence de l'Institut d'Astrophysique de Paris présentée par Suzy Collin (astrophysicienne à l'Observatoire de Paris-Meudon) et Christiane Vilain (historienne de la physique à l'Observatoire de Paris-Meudon) le 9 avril 2013.

 Depuis des décennies, une discussion agite le monde scientifique et plus particulièrement le monde astronomique. Pourquoi vivons-nous dans un Univers qui paraît organisé spécifiquement pour y engendrer la vie, avec un grand nombre de coïncidences sans lesquelles elle n'aurait pu se développer ? Si l'Univers n'avait pas vécu aussi longtemps, s'il avait été un peu plus ou un peu moins accéléré, un peu plus tôt ou un peu plus tard, s'il n'avait pas dans le passé été très homogène mais avec quand même un minuscule soupçon d'inhomogénéité, si les noyaux de carbone n'avaient pas un niveau d'énergie bien placé, etc., il n'y aurait eu ni étoiles, ni galaxies, ni éléments chimiques, et nous ne serions pas là pour en disserter. Un principe a-t-il présidé à ces agencements ? Sont-ils dus au hasard ? Ou bien viivons-nous dans l'une des rares régions de l'Univers qui nous conviennent, contrairement à ce que dit le principe copernicien ? Finalement, peut-on aborder ces questions de façon vraiment scientifique ou bien doit-on les abandonner aux rêveurs et métaphysiciens ?

 

Le soleil et ses effets sur notre environnement terrestre

Conférence de l'Institut d'Astrophysique de Paris présentée par Guillaume Aulanier, astronome à l'Observatoire de Paris-Meudon, au Laboratoire d'Études Spatiales et d'instrumentation en Astrophysique-LESIA, le 7 mai 2013.

 Depuis le lancement de SOHO en 1995, dans l'attente de Solar Orbiter et avec les satellites actuels Hinode et SDO, les physiciens solaires du monde entier vivent un âge d'or, et profitent d'une moisson de données d'observation en qualité et en quantité sans précédent. Depuis que l'on peut les combiner avec des modèles théoriques pertinents pour la formation des taches solaires, le déclenchement des éruptions et la propagation des éjections de masse coronales, ces données permettent de comprendre l'origine magnétique, et électrique, des perturbations les plus énergétiques de l'héliosphère qui ont un impact dans l'environnement spatial de la Terre, et même parfois au sol. On suivra l'histoire des champs magnétiques solaires, illustrée avec les données spectaculaires des dernières missions spatiales, et ce depuis leur amplification au sein de notre étoile jusqu'à leur propagation dans l'héliosphère. Puis on verra de quelles façons ces champs magnétiques se manifestent au niveau du Soleil lui-même, et comment et pourquoi ils affectent la Terre. On terminera par une discussion sur les capacités qu'a le Soleil à produire, ou pas, les super-éruptions observées sur certaines étoiles, qui on récemment suscité quelques craintes parmi le public.

Les dangers qui menacent la Terre: chronique d'une fin du monde annoncée

Des annonces de fin du monde reviennent régulièrement, relançant des peurs irraisonnées. Mais qu'en est-il vraiment ? Qu'entend-on par "fin du monde"? Y a t il vraiment des raisons de penser qu'une fin brutale de notre monde pourrait survenir ? Nous verrons qu'il existe en effet de nombreux dangers pour la Terre, vaisseau spatial voyageant dans l'espace, mais qu'en les connaissant mieux, il n'y a plus beaucoup de raisons d'avoir peur.

 Conférence du 8 Décembre 2012 par Jean-Eudes Arlot, Astronome, Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides, Paris.

 

Les ondes guidées

Dans un tuyau cylindrique, au-delà dune certaine fréquence, des modes de propagation guidée d'ondes acoustiques apparaissent en plus du mode onde plane. La vitesse de groupe des modes guidés dépend de la fréquence de la porteuse contrairement à celle de l'onde plane : c'est le phénomène de dispersion. Cela entraîne une distorsion du signal de modulation pour les modes guidés. L'extrapolation au domaine optique de cette expérience explique pourquoi on a intérêt à utiliser des fibres optiques monomodes pour les télécommunications optiques à longue distance, le mode de propagation étant non dispersif.

Auteur : Bernard Clerjaud
Réalisateur : Michèle Bredimas
Production : Université Pierre et Marie Curie Paris VI Copyright UPMC 2002

 

La physique quantique à l'épreuve de l'expérience

Conférence par Alain Aspect.

 "La vérité", Journées Scientifiques annuelles de l'Institut Universitaire de France, organisées par le Pôle de recherche et d'enseignement supérieur (PRES) de Toulouse, l'Université Toulouse II-Le Mirail et l'Institut Universitaire de France. Toulouse : Hôtel-Dieu, 2-4 avril 2013.

 

D'autres mondes habités dans l'univers?

Conférence de Florence Raulin Cerceau,  maître de conférences au Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris et chercheur au Centre Alexandre Koyré.

Sommes nous seuls dans l’univers ? Voilà une question que se pose l’humanité depuis des millénaires… Philosophes, physiciens, astronomes ont tenté de répondre à cette question au fil des siècles, en apportant une réflexion jusque là étayée par peu de faits.

Après un bref historique, cette conférence présente les questions principales que suscite l’exobiologie.

De la mécanique...avec des images

Conférence expérimentale du 12 mars 2012 par Stéphane Roux - Ecole normale supérieure de Cachan

La corrélation d’images sur ordinateur est efficace pour caractériser le comportement mécanique de solides. C’est ce comportement mécanique qui permet de mieux prévoir et optimiser les matériaux et pièces mécaniques : aube de moteur d’avion, roue de TGV, structure en béton armé. Une conférence sans expérience, mais à deux voix : celle du conférencier et celle de l’ordinateur. 

Plus d'informations sur la page : http://www.espgg.org/De-la-mecanique-avec-des-images.html

Le défi énergétique

Une population toujours plus nombreuse, toujours plus énergivore, conduit inéluctablement à l’épuisement des ressources fossiles. Il devient urgent d’inventer de nouvelles pratiques, respectueuses de l’environnement : la construction du monde énergétique de demain devra être basée sur la maîtrise de la consommation. Mais cela ne suffira pas, il faudra mieux utiliser les ressources durables, savoir stocker l’énergie de manière efficace et aussi améliorer le « mix énergétique ». Certains chercheurs de l’Université Paris-Sud ont relevé ce défi.
Géothermie, énergie solaire, hydrogène.

 

Des étudiants mesurent la vitesse de la lumière à la manière de Léon Foucault

Séquence qui montre des étudiants de la Faculté des Sciences d’Orsay mesurant la vitesse de la lumière selon la méthode du miroir tournant de Léon Foucault. Tout d'abord ils installent l'expérience, puis ils font des mesures et enfin leurs résultats sont interprétés.

Séquence intégrée dans les bonus d'un film historique " Les magiciens de la lumière"(60 min) qui relate les mesures de la vitesse de la lumière de Galilée à Léon Foucault, notamment sa célèbre mesure de 1862, reproduite dans la séquence présentée.

Changements d'état

Avec Gérard Rumebe Série Le petit théâtre de la science. Introduites par un bref exposé sur la définition des termes chaleur, température, ébullition et évaporation, trois expériences sont réalisées en direct pour expliquer les différents états de la matière, état solide, liquide et gazeux et donner à voir les changements d'un état à l'autre. La série a pour objet de présenter les démonstrations effectuées dans le cadre du Palais de la Découverte. Ces démonstrations enregistrées avec la participation effective d'un public non spécialisé, traitent et illustrent, d'une manière concrète, vivante et spectaculaire, certains domaines de la science.

 

Le Supermonde et les Dimensions Cachées de l'Univers

Le Supermonde et les Dimensions Cachées de l'Univers: 528ème conférence donnée à lUniversité de tous les savoirs le 15 juin 2004 par Pierre Fayet, directeur de recherche au laboratoire de physique théorique de l'école normale supérieure. Symétrie, modèle standard...

 

L'origine du champ magnétique terrestre

Conférence expérimentale à l'ESPCI du 8 juin 2009, par Emmanuel Dormy et Nicolas Mordant, ENS-IPGP

Le champ magnétique terrestre est comparable, en première approximation à celui que créerait un barreau aimanté situé au centre de la planète et aligné avec son axe de rotation (on parle d’un champ dipolaire axial). Pour autant les températures très élevées qui règnent au cœur de notre planète ne permettent pas d’envisager un magnétisme permanent.

 Ce champ peut en revanche être créé par des courants électriques. Le noyau terrestre, quelques 3000 km sous nos pieds, est essentiellement constitué de fer liquide, bon conducteur de l’électricité. Nous expliquerons comment le mouvement de ce fluide conducteur peut conduire, par un phénomène dit d'auto-excitation, à la génération d'un champ magnétique : l'effet dynamo.

 Des instabilités peuvent-être mises en évidence à l’aide d’un dispositif expérimental très simple proposé initialement par Lowes& Wilkinson en 1963. Des résultats expérimentaux récents obtenus à l’aide de métal liquide en mouvement permettent de reproduire en laboratoire le phénomène d’inversion de polarité observé sur Terre.

Nageurs et petits bateaux sur l'eau

Conférence expérimentale du 18 janvier 2010 par Jean-Christophe Loudet et Bernard Pouligny, CRPP-CNRS Pessac

Contrairement aux idées reçues, il est facile de marcher sur l'eau… il suffit d'être petit. On peut faire la planche sans aucun mouvement, et même naviguer presque sans effort. Ces performances paradoxales seront illustrées par quelques exemples tirés de la nature ou d'expériences de laboratoire avec des petits objets allongés. On montrera les origines physiques de ces effets, qui tous impliquent des lignes de contact non planes. Comment se comportent de petits objets solides flottant à la surface d’un liquide ? Suivant leur taille, poids ou forme, une grande variété de phénomènes peut être mise en évidence. Les objets peuvent s’attirer les uns les autres ou au contraire se repousser, s’assembler pour former des structures avec des géométries bien définies.


En effectuant des expériences très simples, en direct ou illustrées par des vidéos, toutes les notions nécessaires sont introduites qui permettent d’expliquer les origines physiques de quelques comportements observés dans la nature et en laboratoire. Les interactions capillaires jouent rôle majeur, ce sont des interactions médiées par les déformations de la surface liquide dans le voisinage des petits corps flottants. 


En considérant des objets bien plus petits que le millimètre, typiquement de quelques micromètres, les effets de la gravité peuvent être négligés. Néanmoins, les objets peuvent toujours s’attirer ou se repousser entre eux. Pourquoi ? Dans ce cas, la forme des objets est cruciale et les lignes de contact deviennent non planes. Des expériences modèles effectuées en laboratoire sont décrites. 


 Au-delà de la curiosité scientifique, les résultats de ces observations peuvent également présenter un intérêt pour expliquer, en partie, les mécanismes de transport au sein même des membranes cellulaires. Quelques précisions sont données à ce sujet.

La spectrométrie d'électron Auger

Descriptif de l'appareil et explication de l'obtention des images.

 

Interféromètre de Michelson appliqué à l'OCT

Le montage de l'intérferomètre de Michelson est expliqué avec ses notions de figure d'interférence, de longueur de cohérence et de teinte plate. Puis un exemple d'utilisation est présenté au travers de la tomographie optique qui permet d'analyser ici la coupe de l'oeil d'un tétard.

 OCT = tomographie optique cohérente.

 

Cavité laser

Descriptif de la cavité d'un laser où les phénomènes d'émission spontanée et stimulée sont mises en évidence au travers de l'orientation du miroir arrière. Les phénomènes de polarisation, de taille de la cavité et de perte par diffusion sont décrites.

 

Déformation d'un matériau piézo-électrique

Deux expériences sont menées pour montrer les propriétés électriques d'un matériau piézo :
   - effet direct : génération d'une tension par vibration
   - effet inverse : génération d'une vibration sous l'effet d'une tension

 Puis un montage interférométrique permet de mesurer la déformation au moyen d'une photodiode.