Institut de Physique Théorique: Présentation : L'Institut de Physique Théorique (IPhT) est un Institut de la Direction de la Recherche Fondamentale (DRF) du Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA).
La mission LISA obtient le feu vert de l'ESA  
Le comité du programme scientifique de l'ESA vient d'adopter officiellement la mission LISA [1], donnant ainsi le feu vert à la construction des instruments et des satellites.
Vue d'artiste de LISA.  
Crédits : ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
    

L'antenne spatiale à interféromètre laser (LISA) [2], attendue pour 2035, sera une mission spatiale de grande envergure conçue pour détecter l'un des phénomènes les plus insaisissables de l'astronomie : les ondes gravitationnelles, qui sont des oscillations de l'espace-temps qui se propagent à la vitesse de la lumière et qui, selon la théorie de la relativité générale, peuvent être générées par exemple par un système de deux trous noirs ou deux étoiles à neutrons en train de fusionner. LISA sera le premier observatoire spatial d'ondes gravitationnelles et se composera de trois satellites séparés par 2.5 millions de km dans une formation triangulaire, suivant la Terre sur son orbite autour du Soleil.

L'Institut de Physique Théorique (IPhT) a rejoint la mission LISA en 2018, lorsque certains de ces chercheurs sont devenus membres associés du consortium LISA, qui est une vaste collaboration internationale qui combine les ressources et l'expertise de scientifiques de nombreux pays du monde entier. Avec l'ESA, ses États membres et la NASA, le consortium LISA travaille à la réalisation de la mission LISA.

En tant que laboratoire de physique théorique, l'IPhT possède des expertises diverses, allant de la physique mathématique et la théorie des cordes à la physique théorique des particules et à la cosmologie. Ces dernières années, les ondes gravitationnelles sont devenues un dénominateur commun pour bon nombre de ces disciplines. Parmi les activités récentes autour des ondes gravitationnelles qui se déroulent à l'IPhT et qui jouent un rôle majeur dans la communauté scientifique internationale, citons : l'étude du problème à deux corps dans l'expansion « post-minkowskienne » en utilisant des techniques modernes d'amplitude de diffusion ; l'étude du problème à deux corps dans les extensions de la relativité générale en utilisant des techniques de théories effectives ; la dérivation de contraintes sur les modèles d'énergie sombre et de gravité modifiée à partir de la propagation des ondes gravitationnelles ; l'étude des effets quantiques au niveau de l'horizon des trous noirs. Toutes ces activités impliquent l'exploration d'aspects théoriques spécifiques pertinents pour la mission LISA, dans le but d'acquérir une compréhension plus profonde du problème à deux corps et, par conséquent, des prédictions de forme d'onde venant de la relativité générale, et/ou d'explorer une nouvelle physique fondamentale. Dans ce contexte, certains chercheurs de l'IPhT sont actifs dans les groupes de travail "Physique fondamentale" et "Cosmologie" du consortium LISA  et ont participé à la rédaction d'articles récents qui définissent l'orientation future de leurs recherches [3],[4].

[1] Annonce ESA
[2] LISA Consortium: lisamission.org
[3] Prospects for fundamental physics with LISA (2020)
[4] New horizons for fundamental physics with LISA(2022)
Communiqué du CNES
Autre annonces : CNRS ; IRFU

E. De-laborderie, dépêche du 26/01/2024

 

Une étude théorique codirigée par un chercheur de l'IPhT prédit de nouvelles signatures expérimentales d'états d'isolants cristallins topologiques  
Les états d'isolants topologiques (topological insulators, TI) sont des phases quantiques de la matière qui sont isolantes à l’intérieur de leurs volumes (3D) et conductrices sur leurs surfaces (2D).   Des matériaux à l'état solide contenant des phases TI ont été identifiés expérimentalement presque immédiatement après avoir été proposés théoriquement, grâce au fait que les états conducteurs de surface caractérisant les TI peuvent être détectés avec des expériences de microscope à effet tunnel et de photoémission. Au cours des 15 années qui se sont écoulées depuis la découverte des TI, nous avons appris que des milliers d'autres matériaux présentent des caractéristiques topologiques, cependant originés par des mécanismes distincts de ceux decrits par la théorie qui sous-tend les TI.  En particulier, on a récemment découvert que, parmi les matériaux topologiques isolants 3D présents dans la nature, la plupart sont en fait des isolants cristallins topologiques (TCI en anglais) qui, contrairement aux TI, présentent des volumes (3D) et des surfaces (2D) isolants et, tout au plus, des canaux conducteurs sur leurs bords 1D ("charnières") .

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Figure a : La nouvelle phase de la matière « isolant à axion doublé » (T-DAXI) découverte dans ce travail peut être construite comme un isolant axionique (AXI) par "spin" électronique. Sa surface présente une réponse  « quantum spin Hall » exotique (Cs) consistant en un état de Hall quantique fractionnaire (C+ or C-) par spin.   Figure b : L'équipe a découvert  que le bromure de bismuth, un isolant quasi-1D, est une réalisation matérielle d'un T-DAXI.

 

 

À la suite d'expériences pionnières sur le bismuth élémentaire réalisées par le groupe Meso du LPS-Orsay à Saclay (https://www.nature.com/articles/s41567-018-0224-7), des « états charnière » 1D fortement métalliques ont été observés dans un certain nombre de candidats ITC.  Cependant, de récentes avancées théoriques et d'autres expériences ont soulevé la question de savoir si la conduction dans les « états charnière » représente réellement une signature expérimentale exclusive d'un TCI, ou simplement un effet intéressant - mais extrinsèque.

Afin d'éclaircir ce problème, une équipe internationale a prédit,  in une nouvelle étude codirigée par Benjamin Wieder (IPhT), de nouvelles signatures en volume (3D) et en surface (2D) des états TCI.  En se concentrant sur le degré de liberté du spin, l'équipe a découvert, grâce à des calculs numériques approfondis, que les surfaces (2D) isolantes des TCI ne sont pas dépourvues de caractéristiques, comme on le supposait auparavant, mais qu'elles contiennent plutôt un schéma nouveau - et inamovible - de mouvement électronique consistant en des orbites circulaires contra-propagatives qui varient en fonction du "spin" de chaque électron.  L'équipe a notamment découvert que ce modèle se distingue du comportement des électrons dans tous les autres isolants 2D connus présentant de faibles interactions électron-électron, et qu'il peut être mesuré au moyen d'expériences optiques.  Enfin, l'équipe a identifié le bromure de bismuth, un matériau facilement accessible, comme un TCI hébergeant cette nouvelle phase de surface (2D), ce qui permet d'espérer que les résultats théoriques de cette étude seront validés expérimentalement dans un avenir proche.

L'article est paru dans la revue Nature Communications.

Pour en savoir plus:
https://www.eurekalert.org/news-releases/1031456

E. De-laborderie, dépêche du 17/01/2024

 

Le nouvel ouvrage de Marc Barthélémy et Vincent Verbavatz : Statistics of Urban populations.  
Le nouveau livre de Marc Barthélémy et Vincent Verbavatz, "Statistics of Urban populations" vient de paraître en décembre 2023, édité par Oxford University Press.

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Ce livre décrit tous les aspects des approches quantitatives de la croissance de la population urbaine, depuis les mesures et les résultats empiriques jusqu'à la description mathématique de leur évolution. Il s'adresse aux chercheurs travaillant sur les aspects quantitatifs des villes et issus de différentes disciplines telles que la géographie quantitative, l'économie spatiale, la géomatique, l'urbanisme et le transport, la physique ou les mathématiques appliquées. 

Ce livre intéressera également les étudiants de troisième cycle et les chercheurs qui entrent dans le domaine ou qui s'intéressent aux études quantitatives des systèmes urbains.

Toutes nos félicitations à Marc et Vincent!

E. De-laborderie, dépêche du 10/01/2024

 

Célébration des 60 ans de l'IPhT

dépêche du 17/11/2023

Les premières images d’Euclid

dépêche du 10/11/2023

Décès de Henri Navelet

dépêche du 18/07/2023

Arrivée de Pierre Fleury

dépêche du 01/02/2022

The art of mathematical physics

dépêche du 01/09/2021

Lundi 26/02, 11:00-12:00
Séminaire de physique mathématique - Clement Delcamp
Mardi 27/02, 14:00-15:00
Séminaire de physique des particules et de cosmologie - Borut Bajc
Mercredi 28/02, 14:15-16:30
Séminaire de matrices, cordes et géométries aléatoires - José Calderon Infante
Vendredi 01/03, 10:00-12:30
Cours de physique théorique de Saclay - Sylvain Ribault
Lundi 04/03, 11:00
Séminaire de physique mathématique - Andreas Klumper
Henri Orland
Statistical Physics of Some Biological Systems
19 septembre 2019
David Kosower
Precision Calculations in the Search for Unification
19 septembre 2019
Stéphane Lavignac
Neutrinos et physique des particules au-delà du Modèle Standard
19 septembre 2019
François David
Presentation of IPhT
19 septembre 2019
Lenka Zdeborova
Médaille de bronze du CNRS et prix Irène Joliot Curie 2018
17 septembre 2019
Giulio Biroli
Glassy and disordered systems
19 septembre 2019
Marc Barthélémy
A physicist's approach to complex systems
19 septembre 2019

 

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