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Au Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Université Paris Diderot, Paris 7

Du 2 au 8 février 2009

2

Remerciements :

A Mr Fournier pour son accueil, ses

encouragements et ses conseils, ainsi

que messieurs : Durant, Dimeguillot,

Pucci, Berteloot, Courrech du

Pont, Barsuglia, Auger, Robert,

pour le temps qu’ils m’ont consacré et

leur participation au plaisir de cette

passionnante semaine.

Sans oublier Mme Micheline

Lendower, ma professeur de solfège,

qui m’a mise en contact avec Mr

Fournier.

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Sommaire

I. Présentation de l’entreprise……………………………. 4

A) Aperçu général……………………………………… 4

B) Fiche Détaillée……………………………………… 5

II. Contenu du stage……………………………………...... 6

III. Expériences…………………………………………….. 6

A) Laboratoire Matière et Systèmes Complexes……..... 7

− Le Physarum (Mr Durant et son stagiaire)……..... 7

− Vers et bactéries (Mr Dimeguillot)…………..…… 9

− La goutte d’huile (Mr Pucci)…………………..... 10

− La goute qui sèche (Mr Berteloot)…………..…… 11

− Histoire de sables (Mr Courrech du Pont)….. 13

− Article sur la cellule biologique (Mr Fournier)…. 14

B) Laboratoire Astroparticule et Cosmologie……….... 16

− Projet Virgo, l’interféromètre terrestre………..…. 17

− Projet Lisa, l’interféromètre spatial……...………. 21

C) L’AG……………………………………….……….. 22

IV. Calculs…………………………………………..….…… 23

A) Mathematica………………………………...….….. 23

B) Cellule biologique: premiers calculs ………….…… 23

C) Cellule biologique: calculs suivants………...….….. 26

D) Ressorts, encore et encore…………………...….…. 29

V. Opinions personnelles……………………………….…. 32

VI. Sources, liens internet et sommaire de la vidéo..……. 34

Epilogue………………………………………………...….. 35

Ce logo renvoie à la vidéo jointe.

Le sommaire de cette vidéo est

présenté en page 34

Page

4

I. Présentation de l’entrepriseI. Présentation de l’entrepriseI. Présentation de l’entrepriseI. Présentation de l’entreprise

J’ai effectué mon stage en entreprise au sein du Laboratoire Matière et

Systèmes Complexes (MSC) rattaché à l’UFR de physique de

l’Université Paris 7 sous la direction de Jean-Baptiste Fournier.

M. Fournier exerce le métier d’enseignant-chercheur et m’a fait découvrir

ses activités ainsi que celles d’autres chercheurs en physique

(notamment du laboratoire d’AstroParticule et Cosmologie(APC).

L’Université « Paris Diderot » est située 5 rue Thomas Mann, dans le 13e

arrondissement.

Bâtiment « Condorcet »

qui héberge plusieurs

laboratoires, dont MSC.

L’Université Paris-Diderot accueille 26000 étudiants, répartis dans 5

grands domaines de formation et de recherche:

- Arts, Lettres, Langues

- Droit, Economie, Gestion

- Sciences humaines et sociales

- Sciences, technologie

- Médecine, Odontologie

Coordonnées :

Université Paris Diderot -

Paris 7

U.F.R. Physique

(Laboratoire MSC)

Bâtiment Condorcet

(10, rue Alice Domon et

Léonie Duquet)

http://www.univ-paris-

diderot.fr/

A) Aperçu général

Les différents

bâtiments de

l’université dans

le nouveau

quartier Paris

Rive Gauche

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B) Fiche Détaillée

Structure

Le domaine « Sciences » de l’université Paris Diderot regroupe plusieurs U.F.R:

− U.F.R. de Physique

− U.F.R. des Sciences du Vivant

− U.F.R. de Chimie

− U.F.R. d'Informatique

− U.F.R. de Mathématiques

− U.F.R. de Sciences de la Terre, de l'Environnement et des Planètes (S.T.E.P.)

− IUP Génie de l'Environnement

L’UFR de Physique est constitué de 3 laboratoires (à Paris-Diderot) :

− Matière et Systèmes Complexes (MSC)

− AstroParticule et Cosmologie (APC)

− Matériaux et Phénomènes Quantiques (MPQ)

Taille et classification de la structure :

Les laboratoires MSC et APC comptent chacun environ une centaine de personnes

(chercheurs, enseignants chercheurs, ingénieurs, théoriciens…)

Ces laboratoires appartiennent au secteur public (les chercheurs sont des

fonctionnaires de l’Etat)

Activités des laboratoires Matière et Systèmes Complexes (MSC) et AstroParticule et

Cosmologie(APC),

La particularité de cette l’UFR de Physique est de ne pas faire de différence entre la

physique fondamentale et la physique appliquée, en rapprochant physique et biologie.

Laboratoire Matière et Systèmes Complexes (MSC)

Les membres du laboratoire font des recherches dans 3 grands domaines :

− Milieux complexes (expériences sur les polymères, voir Physarum p.7, sur

les cristaux liquides, voir La Goutte d’huile qui rebondit p.10 ...)

− Interface Physique-biologie-médecine (expérience sur les vers et sangsues,

voir p. 9...) .

− Physique non-linéaire et systèmes dynamiques

Laboratoire AstroParticule et Cosmologie (APC)

Les différentes équipes de APC travaillent sur l’infiniment grand et l’infiniment

petit. Ils effectuent des recherches dans 3 domaines : la cosmologie et la

gravitation, l’astrophysique des hautes énergies, les neutrinos.

Historique :

1970 : création de l’université Paris 7, dans le cadre de la partition de l’université de

Paris suite aux événements de 1968.

1994 : Paris 7 prend le nom de Denis Diderot, pour rendre hommage à l’ambition des

encyclopédistes.

2007 : Paris Diderot quitte Jussieu pour aller s’installer sur le site de Paris Rive

Gauche, notamment dans les anciens moulins et la Halle aux farines.

6

II. Contenu du stage II. Contenu du stage II. Contenu du stage II. Contenu du stage

Les laboratoires de l’Université sont indépendants les uns des autres, certains

collaborent avec le CNRS ou avec d’autres labos étrangers…

Dans ces laboratoires travaillent majoritairement des chercheurs et des enseignants-

chercheurs (« expérimentateurs » et « théoriciens », épaulés par des étudiants en stage

ou des doctorants ).

J’ai observé à MSC le travail de Mr Fournier qui effectue des travaux théoriques (voir

partie Calculs, p. 23) et d’expérimentateurs qui réalisent ce qu’ils appellent de

« petites » expériences, en comparaison des « gros projets » de APC.

Mon stage a consisté à :

− observer des expériences sur lesquelles travaillent les chercheurs pour

comprendre des phénomènes naturels ou des observations spontanées ;

− découvrir les démarches d’un théoricien pour élaborer des théories à partir des

expériences (voir partie Calculs, p. 23)

Les expériences que je vais vous décrire sont celles que j’ai pu observer. J’ai sélectionné

celles qui me semblaient les plus intéressantes et que je peux réexpliquer parce que j’en

ai compris l’essentiel !

Ma semaine de stage s’est principalement déroulée dans le

laboratoire « Matières et Systèmes Complexes », dit « MSC »

dirigé par Mr Dimeguillot, où travaille mon tuteur de stage,

Mr Fournier, puis dans le laboratoire « AstroParticule et

cosmologie » (APC) où j’ai passé une demi-journée.

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III. Expériences

A) Laboratoire Matières et Systèmes Complexes

Le Physarum (Mr Durant et son stagiaire)Le Physarum (Mr Durant et son stagiaire)Le Physarum (Mr Durant et son stagiaire)Le Physarum (Mr Durant et son stagiaire)

Le « Physarum polycephalum »,

Physarum de son petit nom, est un

polymère, un « champignon-animal » (à

cheval entre les deux) que l’on peut

trouver dans nos forêts (image de droite).

C’est un être unicellulaire, qui ressemble

à une mousse mais ne fait pas parti de la

famille des champignons car … il se

déplace !

Le physarum est en effet constitué d’une

seule cellule et de millions de noyaux. Il

s’organise en ramifications, différenciées

familièrement sous le nom de « voies

principales » (les plus grosses) et « voies

secondaires » possédant à leur extrémité

des petites « têtes » (voir photos ci-

dessous), qui recherchent de la

nourriture.

Le physarum de déplace ci-dessus

vers la droite

Le Physarum dans la nature.

Les membres du laboratoire font des recherches dans 3 grands domaines : Milieux

complexes, Interface Physique-biologie-médecine, Physique non-linéaire et systèmes

dynamiques (voir pour plus de précisions : http://www.msc.univ-paris7.fr/GrandPublic/ )

A partir de ces expériences, les chercheurs essaient de donner des explications à leurs

observations.

Voies secondaires

Têtes

Voie principale

8

« Mais, comment le physarum se déplace-t-il ? »

Un morceau de son corps naît à chaque instant alors qu’un autre meurt.

Il commence par supprimer les voies secondaires de son « arrière train » (partie

opposée à celle des têtes) puis laisse s’éteindre les voies principales. Il est « commandé »

par ses têtes, qui recherchent la nourriture et fabriquent de nouvelles ramifications

tandis que celles devenues inutiles (à l’arrière) disparaissent.

Voici un physarum cultivé en

laboratoire. Il vit sur un Gel

d’Agar (voir p.9) et est nourri avec

des flocons d’avoine.

Sur l’image de gauche, on peut

différencier une partie du physarum qui

meurt. L’image du dessous montre une

autre partie du corps du physarum qui,

elle est en « pleine forme » (elle recouvre

ici un flocon d’avoine et le mange).

NB: les 2 photographies sont des zooms

de l’image haut-dessus.

Voit-on un physarum se déplacer ?

Oui, en quelques heures aussi bien dans

la nature qu’en laboratoire, on aperçoit

déjà un déplacement, qui devient

évident au bout d’une journée.

9

Vers et Bactéries (Mr Dimeguillot)Vers et Bactéries (Mr Dimeguillot)Vers et Bactéries (Mr Dimeguillot)Vers et Bactéries (Mr Dimeguillot)

Mr Dimeguillot, le directeur du laboratoire, coordonne les différentes équipes, veille à la

bonne entente entre les personnes, à la sécurité, gère les crédits… Mais il est aussi

enseignant-chercheur et travaille sur la « nage des animaux » (qui ne possèdent pas de

nageoires).

Il a à sa disposition pour ses recherches des sangsues et des petits vers (élevés sur un

gel d’Agar et qui se nourrissent de bactéries), que j’ai pu observer à la loupe

binoculaire…

Sangsues

Deux salles d’expériences de MSC

A ma demande, Mr Dimeguillot

m’a également montré des E-

coli, qui sont des bactéries

intestinales (les seules « en

stock » au labo) très faciles à

obtenir par rapport à d’autres

êtres vivants nécessaires aux

expériences.

Image de gauche : Bactérie E-coli,

grossissement x 15 000 (taille réelle

environ 2µm).

Qu’est ce que le « gel d’Agar » ?

Le gel d’Agar est un gélifiant alimentaire à

base d’algues marines… particulièrement

utilisé pour cuisiner des confitures !

(étiquette d’un paquets d’« Agar-agar » du

commerce, sur l’image de gauche)

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La Goutte d’Huile (Mr Pucci)La Goutte d’Huile (Mr Pucci)La Goutte d’Huile (Mr Pucci)La Goutte d’Huile (Mr Pucci)

Une autre expérience que j’ai pu

observer : celle de « la goutte d’huile qui

rebondit ». Elle consiste à faire vibrer un

récipient d’huile avec une fréquence

définie. On dépose ensuite une petite

goutte d’huile à sa surface; au lieu de

disparaître pour se mélanger avec le

reste d’huile (qui vibre donc) cette

dernière rebondit. Et si la fréquence

est suffisamment grande, elle se

déplace !

Mais attention, deux gouttes d’huile sur

le même chemin… se mettent à tourner

l’une autour de l’autre ! (on appelle ces

formations des « cristaux liquides »,

sachant que une, deux, trois, dix gouttes

peuvent tourner toutes ensemble …)

Pourquoi ? Mystère...

Dans l’ordre chronologique sur la

photo du haut (a,b,c), on voit la

goutte qui rebondit…A gauche:on

voit en b la formation de cristaux,

appelés « cristaux liquides »...

Je n’ai malheureusement pas pu

prendre de vidéos…

Mais, pourquoi la goutte d’huile ne se mélange-t-elle pas au reste d’huile ?

Lorsque la goutte d’huile retombe dans le bac, il se forme une poche d’air

« incassable » car l’huile du bac vibre (monte, descend, monte, descend), la

goutte qui « arrive » en même temps que le bac d’huile est à son plus haut est

donc renvoyée, et le phénomène se répète,… jusqu’à ce qu’on arrête les

vibrations !

Peut-elle se déplacer ?

Eh bien oui, car la goutte d’huile en « tombant » forme une onde (comme un

caillou que l’on jette dans l’eau). Or, si en retombant elle atterrit sur la crête de

son onde, elle est propulsée vers l’avant… et se déplace !

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La Goutte qui sèche (Mr Bartheloot)La Goutte qui sèche (Mr Bartheloot)La Goutte qui sèche (Mr Bartheloot)La Goutte qui sèche (Mr Bartheloot)

Avez-vous déjà vu la trace laissée par du café qui s’ait évaporé ? (Oui, vous aviez oublié

de nettoyer la table de la cuisine après le petit déjeuner !).

Vous avez donc pu observer que le bord de la tache formée était plus foncé que le

centre… Comme si les particules de café s’étaient accumulées à la frontière… Et oui,

vous aviez raison, c’est exactement ça : tandis que l’eau s’évaporait, les molécules

« café » se sont entassées sur les bords, formant comme des petites montagnes tout

autour de la tache… (et maintenant, il ne reste plus qu’à sortir l’éponge et gratter…

avec du savon… Savez-vous pourquoi on utilise du savon ? Non ? Alors rendez-vous à

l’épilogue...)

Revenons à l’expérience… « la goutte qui sèche » utilise le même principe que notre

café : on observe l’évaporation d’une goutte d’eau (20 minutes… !), à la loupe

binoculaire, à laquelle on a ajouté des billes de silice (verre) pour remplacer nos

molécules « café »… En images :

EAU + SILICE

Partie évaporée

(« traces de café »)

« La goutte qui sèche »

Bord de la goutte.

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Où sont fabriquées les billes de verre ?

Les billes de verre utilisées sont en fait employées dans les industries

automobiles, pour polir des pièces, comme les moteurs par exemple. Lors de

l’expérience, Mr Bartheloot a utilisé une de ses 3 bouteilles de concentration

2,5 mg pour 100 ml d’eau… Gentiment offerte, par une usine de voitures.

Pour l’anecdote, le procédé de fabrication est très compliqué, on utilise des

photons, ou des neutrons, je ne sais plus (!) ; Mr Bartheloot a déjà essayé d’en

fabriquer… sans succès !

Faire sécher des gouttes d’eau-verre, quelle idée !

Il s’agit en réalité d’un projet financé par l’Armée. On pense pouvoir (après

des années de recherches, tout de même) créer des filtres à l’aide de cette

technique permettant d’arrêter … des lasers ! Un labo américain travaille

également sur ces filtres, mais selon Mr Bartheloot « il n’y a pas de

concurrence… les soldats ne combattent pas encore avec des fusils-lasers ! ».

Mais que se passe-t-il ?

On observe en effet que les billes de verre

s’organisent en quadrillages.

Les traits noirs à gauche sont des cassures : une

fois toute l’eau évaporée, la pression devient trop

forte au bord de notre ancienne goutte, les bords

se soulèvent, formant une sorte de petit bol, que

l’on aperçoit même à l’œil nu, puis se fissurent.

Les « petites boules » sont des poches d’air

emprisonnées.

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Histoire de Sables (Mr Courrech du Pont)Histoire de Sables (Mr Courrech du Pont)Histoire de Sables (Mr Courrech du Pont)Histoire de Sables (Mr Courrech du Pont)

Une petite équipe de MSC étudie des dunes de sable… de 5 cm ! Ils ont en effet créé une

manipulation permettant d’observer les déplacements de leurs « bébés barkhanes ».

(voir vidéo). Il faut savoir que certaines dunes atteignent 500m de hauteur ! D’où

l’intérêt d’en avoir des toutes petites, à portée de main.

Une barkhane est une dune de sable en forme de croissant. C’est le vent qui lui donne

cette forme arrondie, et emporte les grains de sables du sommet de la dune « en

avant » (dans le sens du vent), résultat la dune se déplace, de quelques cm par an, dans

la nature !

Un ordinateur prend régulièrement des photos (c’est pourquoi l’expérience est dans une

sorte de chambre noire), ce qui permettra de faire un film.

Nous savons donc que les dunes de sable se déplacent, dans le désert, en fonction du

vent. Dans le Sahara (pour l’exemple, le sable que j’ai observé vient du Maroc), il y a

des lacs de sel (étendues de sel, on pourrait aussi dire des « champs » de sel). Or, si une

dune de sable « passe » sur un de ces lacs de sel… le sable chante.

Pourquoi ? « Et bien on ne sait pas très bien... » vous-répondrait Mr Courrech...

Dunes, Sable qui chante

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Article sur la cellule biologique (Mr Fournier)Article sur la cellule biologique (Mr Fournier)Article sur la cellule biologique (Mr Fournier)Article sur la cellule biologique (Mr Fournier)

Mr Fournier enseigne à l’Université Paris 7 et est responsable du Master « Physique

théorique des Systèmes Complexes ». Il a récemment écrit un article (voir doc joint, en

anglais, puisque la grande majorité des articles sont destinés à des revues anglo-

saxonnes) sur les cellules biologiques.

Une expérience a montré que lorsque l’on modifie une partie de l’environnement (dans

l’expérience, c’est le l’eau) de la cellule (on injecte grâce à une pipette de la soude), celle-

ci se déforme et éjecte un tube.

Le travail de Mr Fournier a consisté à expliquer le « pourquoi » avec l’aide de calculs. Je

ne peux rentrer dans les détails car c’est très compliqué et je risque de faire de grosses

erreurs mais vous en aurez une petit aperçu dans la partie Calculs, p. 23.

Une « cellule biologique » ? Qu’est ce que

c’est ?

C’est une partie de cellule (comme une

poche) dont la paroi est une bicouche

(appelée membrane biologique ou

lipidique, ou encore bicouche lipidique) de

l’ordre de 1µm.

EAU EAU

Membrane lipidique

Schéma type de la cellule biologique utilisée pour

l’expérience. Voir page suivante.

1µm

15

EAU EAU

Zoom

Cellule biologique EAU

EAU

Bicouche lipidique

Voici la molécule « lipide » qui

compose la bicouche lipidique.

Partie fortement attirée par l’eau.

Partie peu attirée par l’eau (gras)

Notre cellule biologique est donc composée de 2 couches

qui s’organisent en une seule bicouche, du fait de la présence d’eau à

l’intérieur et à l’extérieur de la cellule (voir schéma 1). Dans l’expérience, on

modifie la partie extérieure de la cellule (voir Schéma 3)

Schéma 1

EAU

EAU

Schéma 2

Soude

EAU

Cellule biologique

{pipette}

Schéma 3

Pour voir la réaction de la cellule :

Cellule biologique

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Il existe deux types de détecteurs

terrestres :

1. Les interféromètres à laser où la

distance parcourue par la lumière

du laser est très longue, tels que

VIRGO (décrit pages suivantes, 3

kms), GEO (600 m, à Hanovre,

Allemagne/Grande-Bretagne),

LIGO (4 km, Hanford et

Livingston, USA), TAMA (300 m,

Japon), et ACIGA (Australie). La

précision atteinte est de l'ordre de

la taille d'un atome.

2. les détecteurs à résonance qui

utilisent des barres de forte masse

à très basse température, comme

EXPLORER et NAUTILUS.

B) Laboratoire AstroParticules et Cosmalogie (APC)

Je n’ai passé qu’une demi-journée à APC mais elle a réussi à me séduire. Les

différentes équipes de APC travaillent sur l’infiniment grand et l’infiniment

petit, leurs recherches sont centrées sur 3 thèmes: la cosmologie et la

gravitation, l’astrophysique des hautes énergies, les neutrinos. Après une

présentation rapide (une heure et demie !) de l’activité générale de APC (voir

vidéo), j’ai rencontré deux membres de projets visant à repérer les ondes

gravitationnelles: les projets VIRGO et LISA.

Que sont les ondes gravitationnelles ?

Je vais essayer d’expliquer de mon mieux ce que sont

les ondes gravitationnelles (en tout cas ce que j’en ai

compris…)

Lorsque, par exemple, une supernova explose (mort

d’une étoile massive), l’espace temps (d’Einstein,

décrit dans la Relativité Générale) est déformé sous

forme d’ondes, appelées ondes gravitationnelles (on

dit aussi les fluctuations de la courbe de l’espace

temps). Pour reprendre l’exemple de Mr Auger,

chercheur à APC, imaginons un lac, paisible. Si on

jette un caillou au milieu de ce lac, on verra

apparaitre des ondes (idem pour les gouttes d’huile,

décrites précédemment). Maintenant, posons un petit

bateau de papier, sur notre lac, et jetons un caillou.

Des ondes se forment ; en entrant en contact avec

notre bateau, celui-ci va se mettre à tanguer.

Maintenant, remplaçons notre bateau par la Terre, le

caillou par une grosse explosion et le lac par l’espace.

Les ondes produites par l’explosion deviennent des

ondes gravitationnelles. Elles sont en réalité

produites par les mouvements d’objets massifs,

étoiles (voir photo de droite), trous noirs, etc...

Le seul « couic » : personne n’en a jamais détecté (« le

premier qui les trouve aura le prix Nobel ! » a-t-on

répondu à ma question). Plusieurs détecteurs

(terrestres, en opposition par exemple au projet

spatial LISA) ont été construits dans cette idée : le

détecteur germano-britannique GEO, l’ensemble de

détecteurs américains LIGO, le détecteur franco-

italien VIRGO, l’australien ACIGA... Mais c’est

grâce à la collaboration internationale et à d’autres

détecteurs en construction, (TAMA, Japon) que l’on

pourra détecter les fameuses ondes...

Représentation d’ondes gravitationnelles,

provoquées par 2 étoiles orbitant l’une autour de

l’autre.

EN PLU

S

17

Projet Virgo, l’interféromètre terrestreProjet Virgo, l’interféromètre terrestreProjet Virgo, l’interféromètre terrestreProjet Virgo, l’interféromètre terrestre

J’ai été accueillie par Mr Barsuglia, qui travaille sur le projet VIRGO (on dit le

« projet », même s’il est déjà terminé !).

VIRGO est un détecteur d’ondes gravitationnelles franco-italien, projet du CNRS et de

l’INFN (Italie), situé à proximité de Pise et réalisé avec l’aide de onze laboratoires et

instituts internationnaux. Il est constitué de 2 bras de 3 kms de long. Voici le principe

(simplifié) de détection de l’interféromètre : (pardonnez mes schémas qui ne sont pas

toujours très réalistes).

LASER

3 miroirs

Bras de VIRGO—3kms

Schéma 1: le dispositif

18

LASER

Schéma 2: On en voie un rayon laser sur le premier miroir

Schéma 3: le miroir central sépare le laser en 2 faisceaux identiques et les envoie sur les 2 autres miroirs.

LASER

19

LASER

Schéma 4: à leur tour, les miroirs « n°2 » renvoient les faisceaux laser sur le premier miroir. ..

LASER

Schéma 5: ...qui les « recollent » en un seul faisceau.

Voilà le principe. Or, maintenant, imaginons qu’une onde gravitationnelle soit passée

par là entre temps...

20

LASER

LASER

L’onde a « allongé » un des

deux bras (de moins d’un

mm)

LASER

21

LASER

Les 2 faisceaux restent séparés car l’un est arrivé avant l’autre… Grâce à des capteurs

très puissants, on sait ainsi qu’une onde gravitationnelle est passée...

Projet LISA, l’interféromètre spatialProjet LISA, l’interféromètre spatialProjet LISA, l’interféromètre spatialProjet LISA, l’interféromètre spatial

Vue d’artiste

22

« Un des avantages de LISA est d’être situé dans l’espace, on n’a donc pas besoin de

créer un « grand vide », comme pour VIRGO. » En effet, pour que les faisceaux lasers de

VIRGO restent les plus « naturels » possible, il faut créer un vide artificiel. LISA, lui,

sera entouré du vide « naturel » de l’espace. Le principe est à peu près le même que

pour VIRGO : 3 plates formes constituées de miroirs qui s’envoient des rayons lasers

(voir image ci-dessous), et calculent par la même occasion leur position, orbitant autour

Un autre avantage de LISA est d’être

« autonome ». En effet, si VIRGO n’est pas sur

le passage d’une onde (du fait que la Terre

tourne) et bien, il ne la voit pas ! LISA lui,

pourra la détecter grâce à ses trois capteurs…

Petite précision: les « bras rouges » que l’on voit

sur l’image de gauche ne sont pas réels, ils

symbolisent juste le passage du rayon laser :

encore une fois, LISA n’a pas besoin de gros

tuyaux, comme VIRGO (pour créer du vide), les

lasers se déplaçant dans le vide.

Je me dis, « c’est génial LISA ! Quand est ce qu’il sera envoyé ? » « Eh, bien, me sourit

tristement Mr Auger, vers 2018-2020... » (Projet VIRGO, début de construction dans les

années 1990-1993, entrée en service : 2007) « Et en attendant, vous allez me dire*, que

font les gens comme moi ? reprend-t-il, ils inventent et s’envoient des messages entre

eux comme ceux que l’on recevra de LISA, pour vérifier qu’on saura les décrypter… »

Vous avez compris l’inconvénient de APC, « Là bas, ils travaillent sur des gros projets

(15 à 20 ans de réalisation !). Cela peut paraitre plus attirant de l’extérieur, mais c’est

moins rigolo dans la vie de tous les jours » (réaction de Mr Fournier et de son collègue

Mr Durant, me décrivant APC, sous-entendu, c’est plus « rigolo » à MSC !)

* à noter que Mr Auger est la seule personne qui m’a vouvoyée !

C) L’AG (grève des enseignants-chercheurs)

J’ai accompagné mon tuteur à l’Assemblée Générale de l’Université, le mardi après-

midi, où a été votée la prolongation de la grève contre le décret sur la réforme des

universités. Etaient présents des chercheurs, enseignants-chercheurs, étudiants ….

Un tour de parole a été organisé, 4 minutes maximum par personne pour aboutir au

vote (tous ont voté pour la reconduction, après 1h30 de débat).

Il était prévu (je n’ai pas suivi ce qui a été fait ou non) de fabriquer des grandes

banderoles, à suspendre sur le bâtiment.

Un étudiant a proposé d’en suspendre une sur la Tour Eiffel, d’autres ont proposé l’Arc

de Triomphe ; car ils ont souligné que l’Université est située dans un quartier

industriel, et que « personne ne se rend compte que nous sommes en grève », les médias

en parlent (ou en parlaient) très peu.

La plupart des enseignants-chercheurs sont à « moitié en grève », c'est-à-dire seulement

leur partie enseignante. Il a été décidé qu’il faudrait qu’ils aillent en cours pour

expliquer aux étudiants les raisons de la grève, les « vrais » cours n’étant pas assurés et

d’organiser des rencontres avec le Grand Public ...

23

IV. CalculsIV. CalculsIV. CalculsIV. Calculs

A) Mathematica

Mathematica est le logiciel utilisé par Mr Fournier (et la majorité

du personnel de l’Université, ainsi que les étudiants) pour

effectuer des calculs. Les labos possèdent différents systèmes

d’exploitation (Linux, Windows, Mac…). J’ai appris à me servir de

Mathematica sous Linux .

Le fonctionnement de Mathematica est assez simple (le principe,

en tout cas). Dans la boite de dialogue, on lui donne des ordres (en

anglais !) du type « solve » (« résoud », pour résoudre une

équation), « simplify » (« simplifie »), qui peuvent être aussi des

symboles, comme « /. » (« remplace », par exemple x par 2).

Et une longue équation sur 2 lignes, hop ! En une fraction de seconde, Mathematica

nous donne toutes les solutions !

Mais contrairement à ce que l’on pourrait croire, il est utile d’effectuer d’abord les

calculs à la main… Car Mathematica ne « réfléchit » pas ! En physique, lorsque l’on a

une valeur qui tend vers 0, par rapport à de très grandes valeurs, on peut, tout

simplement supprimer cette petite valeur (développement limité), et obtenir par la

suite des résultats très « confortables », alors que Mathematica nous donnerait un

nombre beaucoup plus compliqué ! (exemple, plus loin au point B). Mais ce logiciel est

très utile pour effectuer ou vérifier les gros calculs (voir Article de Mr Fournier, doc

« Mathematica, c’est un logiciel

payant ? » (Je demande

naïvement.)

Eh bien, oui !, me répond Mr

Fournier ! Il coûte dans les

2000€ (!) mais il existe des

versions moins chères pour les

étudiants… Ca aurait été

pratique pour les devoirs de

maths ! conclut-il.

Il faut savoir qu’il existe d’autres

logiciels de calculs performants, dans

les mêmes ordres de prix. Mr Fournier

m’a aussi expliqué (mais je ne les ai pas

v r a i m e n t e x p é r i m e n t é s ) l e

fonctionnement de Latex (équivalent de

Word et Publisher, mais en plus

sophistiqué), qui réalise la mise en page

optimale tout seul, ainsi qu’un logiciel

de modél isat ion, encore p lus

compliqué !

A) Cellule biologique : premiers calculs

Mr Fournier m’a fait effectuer des « petits » calculs pour m’initier à son travail, que

nous avons effectué avec pour base l’expérience de la cellule biologique (voir dans la

partie « expériences » page 14). Dans cette première partie, je vais vous décrire le

chemin parcouru lors de notre première séance :

− nous avons cherché à calculer le rayon central (voir schéma ci-après) de la

courbure effectuée par une membrane (de type bicouche de cellule biologique).

− Nous avons pour commencé effectué les calculs à la main sur l’un des tableaux du

bureau de Mr Fournier, puis nous avons vérifié nos résultats avec Mathematica.

En bref, nous nous sommes posés un problème, avons réfléchi, Mr Fournier a

trouvé une simplification (« niveau 3e ») et m’a expliqué le « pourquoi » des

calculs, que j’ai effectués, sous son œil vigilant.

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Pour introduire l’énergie, nous allons utiliser l’exemple d’un ressort, accroché à un mur.

Le ressort ne bouge pas, il est à sa position

d’équilibre (x), son énergie est nulle.

Maintenant, mettons une balle à l’autre

extrémité du ressort et contractons-le.

Pour le contracter, nous avons dû pousser

dessus, nous lui avons donné de l’énergie.

Par réaction, le ressort va se détendre, une

fois lâché et essayer de retrouver son énergie

d’équilibre.

x

x

x

Le ressort a transmis son énergie à la

balle, qui file droit devant.

Le ressort, lui a dépassé x, c’est son

énergie cinétique qui va lui faire faire un

mouvement de zigzag, jusqu'à ce qu’il

retrouve x.

Energie positive

Energie négative

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V. Opinions personnelles V. Opinions personnelles V. Opinions personnelles V. Opinions personnelles

J’ai été très satisfaite de mon stage car j’ai pu observer des métiers qui m’attirent,

découvrir de « vrais » physiciens et biologistes, comprendre le rapport physique-

mathématiques et ai vu des expériences étonnantes.

Le stage s’est déroulé dans la décontraction et le plaisir. A MSC, il règne une très bonne

ambiance, les personnes que j’ai rencontrées ont été très pédagogues et essayaient de

simplifier leurs explications pour qu’elles me soient compréhensibles (nous n’avons pas

beaucoup de notions en physique, en 3e !) Tout le monde se tutoie au laboratoire

(autant à MSC qu’à APC) et certains m’ont même proposé d’en faire de même.

Les chercheurs sont passionnés par leur métier et adorent parler de leurs recherches.

Aucun n’a hésité à me consacrer une ou deux heures pour me présenter et m’expliquer

au mieux ses travaux. Mr Fournier a pu « profiter » de ma présence pour mieux

découvrir les sujets de travail de ses collègues et avait souvent une petite discussion

« compliquée » (incompréhensible…pour moi !) avec eux avant de partir. Il m’a semblé

que tous effectuaient un travail qui les passionnaient, et même, les amusaient

(plusieurs ont employé le mot « jouer » pour décrire leurs expériences et ont qualifié

leur travail de « rigolo »).

M. Fournier m’a accueilli dans son bureau et m’a mis à disposition un ordinateur.

Il était très disponible et m’a permis de rencontrer ses collègues de MSC. Il m’a aussi

mis en contact avec Mr Robert (chargé de communication à APC) qui m’a présenté

quelques personnes de son laboratoire .

Mr Fournier m’a sensibilisé au métier de chercheur, plus particulièrement de

théoricien. Il m’a accompagné les premiers jours dans ma visite de MSC. Je tiens à le

remercier tout particulièrement pour sa patience et sa disponibilité à mon égard. Il m’a

permis d’observer son métier d’enseignant-chercheur (la partie « enseignante » étant en

grève, et les cours n’ayant pas encore commencé, est restée un peu dans l’ombre).

Selon lui, le fait d’être enseignant chercheur est avantageux car on a un poste et un

revenu régulier, on peut enseigner ses découvertes, guider des doctorants et on a

beaucoup de liberté (choix de recherches, temps consacré à celles-ci).

Il faut tout de même noter que la majorité des chercheurs sont des hommes, je n’ai

rencontré que 3 femmes (enseignante chercheuse et chercheuses), hormis les

étudiantes.

Arrivée à 9h30, j’ai fait « une expérience » par demi-journée environ. Ma journée était

ponctuée de petites pauses, pendant lesquelles je recopiais mes notes au propre ou

vérifiait des calculs avec Mathematica.

La grève des enseignants chercheurs n’a pas eu un gros impact sur mon stage, si ce

n’est le jeudi après-midi car une manifestation massive était organisée ; j’ai donc été

« libérée» (en contre partie, je suis restée jusqu’à 17h30 tous les soirs).

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J’ai été surprise par l’ambiance dans le laboratoire : tout le monde se tutoie et les

chercheurs ont vraiment l’air de s’amuser (je me répète, je sais, mais je pense que c’est

un point très important). Les rapports avec les étudiants m’ont paru très cordiaux

(certains nous ont offert du chocolat pendant la pause « café ») ainsi qu’entre les

chercheurs en général. Il n’y a pas de gêne à parler de l’article d’untel, à lui demander

des explications et même lui proposer des idées ou à commenter ses calculs (« là, j’ai

trouvé une petite erreur »)

C ’est magique de voir des gens exercer leur passion tous les jours. Combien de fois mon

tuteur m’a-t-il répété que pendant les vacances, sur la plage ou en haut des pistes, il

avait une soudaine intuition et qu’il sortait un bout de papier et un crayon pour faire

des calculs ?

Je pense que mon seul regret est de n’avoir pas passé plus de temps à APC, car je suis

plus attirée par l’astronomie que par la physique appliquée à la biologie. Ce qui

n’empêche pas que j’ai demandé à revenir (« Quand tu veux, il faut juste une

convention ! »).

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Sources (Photos)

− Photos de l’université : http://www.univ-paris-diderot.fr/

− Physarum : http://faculty.clintoncc.suny.edu/ ; http://

kentsimmons.uwinnipeg.ca/ ; http://www.aphotofungi.com

− E coli : http://www.universityofcalifornia.edu

− Goutte d’huile : http://www2.cnrs.fr/

− Goutte qui sèche : photos données par Mr Bartheloot

− Ondes gravitationnelles: http://www.ambafrance-uk.org

− VIRGO : http://www.insu.cnrs.fr

− LISA : http://fr.wikipedia.org/wiki/ ; http/www.apc.univ-paris7.fr

Liens

Site de l’université : http://www.univ-paris-diderot.fr/

Site d’APC : http://www.apc.univ-paris7.fr/APC_CS/

Site de MSC: http://www.msc.univ-paris-diderot.fr/site/

E-mail de Mr Fournier, mon tuteur: jean-baptiste.fournier@paris7.jussieu.fr

VI. Sources, liens, vidéo VI. Sources, liens, vidéo VI. Sources, liens, vidéo VI. Sources, liens, vidéo

Sommaire de la vidéo

− Environnement de travail

− L’atelier de MSC

− Deux salles d’expériences de MSC

− Les Méduses

− Cellule biologique

− Les sangsues

− La goutte qui sèche

− Sables (Expérience barkhanes et Sable qui chante)

− Quelques travaux d’APC

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EPILOGUE :EPILOGUE :EPILOGUE :EPILOGUE : Le pourquoi du comment du savonLe pourquoi du comment du savonLe pourquoi du comment du savonLe pourquoi du comment du savon

Je n’ai pas fini de rédiger mon rapport de stage...

- « Ophélia, viens manger ! »

Avant de me rendre dans la cuisine, je passe par la salle de bain pour me laver les

main. Eau + savon.

L’eau, d’accord pour faire partir les saletés, mais le savon ? Pourquoi le savon ?

Voici une molécule de savon. On suppose

qu’elle est entourée d’eau, d’où sont

organisation circulaire. Exactement comme

la molécule lipide, elle est constituée de 2

parties: une qui « aime » l’eau, et une qui

« aime » le gras (= saletés).

« J’aime l’eau ! »

« Moi, je préfère le gras ! »

Plus de secrets !

Les molécules de savon vont emprisonner les saletés (Fig.3) et les emporter avec elle,

grâce à l’eau. Si pour vous laver les mains, vous n’utilisez pas de savon, plus aucun

intérêt ! Les molécules d’eau ne réagissent pas avec les « saletés »…

Bon appétit !

Fig. 1

Fig. 2

Saleté

Fig.3