Mathématiciens et physiciens s'associent pour prédire la turbulence d'ondes
Publié par Adrien le 23/09/2019 à 08:00
Source: CNRS INSIS
La théorie de la turbulence d'ondes a des champs d'application très vastes: en optique, dans l'océan, au coeur des planètes ou encore en astrophysique. Un projet international et interdisciplinaire entre sciences mathématiques et physiques, impliquant plusieurs chercheurs du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français...), a été lancé afin d'approfondir les connaissances sur cette théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une...). Il vise, à terme, l'amélioration des modèles de météorologie (La météorologie a pour objet l'étude des phénomènes atmosphériques tels que les nuages, les précipitations ou le vent dans le but de comprendre comment ils se forment et évoluent en...) des vagues ou l'étude des plasmas magnétisés dans les réacteurs nucléaires.


La plateforme sera utilisée dans le projet pour l'étude des écoulements stratifiés en densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à...) pour la modélisation de la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le "Diplôme...) des océans.
© Cyril FRESILLON/LEGI/CNRS Photothèque Expérience de turbulence (La turbulence désigne l'état d'un fluide, liquide ou gaz, dans lequel la vitesse présente en tout point un caractère tourbillonnaire : tourbillons dont la taille, la localisation et...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...) dans la plateforme Coriolis du LEGI à Grenoble.

La théorie de la turbulence d'ondes correspond à la superposition (En mécanique quantique, le principe de superposition stipule qu'un même état quantique peut possèder plusieurs valeurs pour une certaine quantité observable (spin, position, quantité de mouvement etc.)) d'une grande variété d'ondes échangeant constamment de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) entre elles. Bien que les chercheurs l'utilisent pour étudier de nombreux phénomènes physiques, cette théorie est régulièrement mise en défaut par les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) expérimentales. Un nouveau projet international, lancé pour quatre ans, regroupant mathématiciens, physiciens théoriciens et physiciens expérimentateurs, vise à lever les incertitudes autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) de son application.

Un des axes centraux du projet international est ainsi de partager le savoir empirique des physiciens avec des mathématiciens. Les échanges porteront sur des résultats expérimentaux ou numériques mais aussi sur les problèmes associés à l'application de la théorie qui impose aux chercheurs plusieurs approximations plus ou moins réalistes sur le comportement des ondes (taille de domaine d'étude considéré comme infini (Le mot « infini » (-e, -s ; du latin finitus, « limité »), est un adjectif servant à qualifier quelque chose qui n'a pas de limite en nombre ou en taille.), etc.). En effet, l'approche par les mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les structures et les transformations. Les mathématiques...) pourrait permettre de valider certains aspects de la théorie existante mais aussi de faire émerger de nouvelles relations entre des paramètres d'études. Pour cela, des recherches s'appuieront sur des études théoriques et/ou expérimentales en mécanique des fluides (La mécanique des fluides est la branche de la physique qui étudie les écoulements de fluides c'est-à-dire des liquides et des gaz lorsque ceux-ci subissent des forces ou des...), en physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un...) statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le résultat de l'application d'une méthode...), en théorie des équations (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement pour poser le problème de leur identité. Résoudre l'équation consiste à déterminer toutes les façons de donner à...) aux dérivées partielles ou en théorie des probabilités (La Théorie des probabilités est l'étude mathématique des phénomènes caractérisés par le hasard et l'incertitude. Les objets centraux de la théorie des probabilités sont les variables...).

Les résultats qui en découleront seront particulièrement importants car la théorie de la turbulence s'applique à un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'ondes. Les vagues à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) des océans en sont un exemple typique. Elle intéresse également l'étude des plasmas soumis à un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une...) intense comme dans le réacteur nucléaire (Un réacteur nucléaire est un dispositif dans lequel une réaction en chaîne est initiée, modérée et contrôlée par l'humain...) Iter où la turbulence d'ondes dégrade le confinement indispensable à l'initiation de la fusion nucléaire (La fusion nucléaire (dite parfois thermonucléaire) est, avec la fission, l’un des deux principaux types de réactions nucléaires appliquées. Il ne faut pas confondre la fusion...). Les plasmas magnétisés existent aussi dans la nature et sont présents dans les vents solaires qui peuvent endommager les installations spatiales. D'autres champs comme les ondes internes dans l'océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé...), les ondes gravitationnelles et l'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) sont également concernés. Le but ultime du projet est de donner des bases rigoureuses à la théorie pour améliorer les modèles prédictifs.

Ce projet, dirigé par J. Shatah (NYU), a récemment obtenu un financement de 8 millions de dollars par la Fondation Simons de New York (New York , en anglais New York City (officiellement, City of New York) pour la distinguer de l’État de New York, est la principale ville des États-Unis, elle compte a elle seule 8 143 200...). En France, le consortium regroupe des chercheurs du CNRS, des Écoles Normales Supérieures de Lyon et de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine,...), de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) Grenoble Alpes, de l'Université Paris-Diderot et d'Inria. Ils collaboreront avec leurs collègues américains et italiens.
Page générée en 2.082 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique