Colloquium 2007-2008
2007-2008
Monday, June 30th, 11AM:
Topological constraints on polymer dynamics:
Slow viscoelastic relaxation and fast chromosome separation
Monday, June 23rd, 11AM:
"Site CultureSciences-Physique" // "Des lycéens à l'ENS Lyon"
Site CultureSciences-Physique
Le site CultureSciences-Physique fait partie d'un ensemble national de neuf sites disciplinaires, dédiés à la formation permanente des enseignants du secondaire et à l’accompagnement du renouvellement des programmes. Ils font l’objet d’une convention entre la DGESCO (la Direction Générale de l'Enseignement Scolaire), et les Ecoles normales supérieures qui en assurent la construction et la maintenance. Voir le portail commun de ces neufs sites sur le site ministériel Eduscol. Deux sites sont hébergés par l'ENS Lyon, au sein du service Pr@TIC : celui dédié à la géologie, Planet-Terre, depuis septembre 1999, et celui dédié à la physique, CultureSciences-Physique (CSP), depuis septembre 2002. Après un court historique, je vous présenterai un échantillon des ressources présentes sur le site, ainsi que des éléments sur son fonctionnement (site dynamique, requêtes à une base de données, indexation des ressources). Puis j'espère discuter avec vous des projets que nous pourrions lancer pour intensifier les échanges entre le laboratoire, les enseignements de physique et le site CSP.
Des lycéens à l'ENS Lyon.
Depuis un an, et pour encore deux ou trois ans, l'ENS Lyon est financée par la région pour faire venir des classes passer une journée à l'ENS Lyon. Je vous présenterai brièvement ce qui a été fait jusqu'à maintenant, et nous pourrons ensuite en discuter. J'espère en particulier pouvoir parler d'éventuelles expérimentations devant les classes, dans la veine de ce qui s'est fait en physique avec "des thésards dans les lycées", ou bien encore avant lorsque la fête de la science avait lieu dans nos locaux !
Monday, June 16th, 11AM:
Nonlinear flow phenomena in complex fluids -
from micellar and DNA solutions to polymers: experiment and theory
Shi-Qing Wang (Department of Polymer Science, University of Akron)
The modern investigation into nonlinear flow behavior of complex fluids began from exploring the nature of the shear thinning phenomenology. In a striking form wormlike micelles display perfect stress plateau [Rehage and Hoffmann (1991)] that reminded people of one feature of the original Doi-Edwards theory (1979). Potential coexistence of multiple local shear rates corresponding to the same shear stress naturally led to search for shear banding in entangled micellar solutions. Not surprisingly, wormlike micelles were indeed found to undergo shear stratification [Callaghan and coworkers (1996)]. In the subsequent ten years, shear banding has been reported numerous times for micelles [Manneville and coworkers (2003-present)]. Nobody suspected shear banding to be relevant for flow of polymers because micelles are capable of adjusting their length and breaking up in flow, quite unlike covalent-bonded linear polymeric chains. Theorists were busy revising the Doi-Edward theory to allow prediction of homogeneous shear as no shear banding were experimentally reported [Graham et al. (2003)].
In the past two years, we have gradually come to realize (Phys. Rev. Lett. 96, 016001, 196001; 97, 187801; 99, 237801) that entangled polymers must actually suffer cohesive solid-like breakdown either at the sample/wall interface or in the bulk before subsequent flow takes place [Macromol. Mater. Eng, 292, 15 (2007)]. This appears to be the case for both continuous and interrupted flows in either shear or in extension. In my presentation, I will describe the latest developments concerning why chain entanglement provides transient cohesion in polymeric liquids (including wormlike micelles) and how elastic yielding occurs during and after flow [J. Chem. Phys. 127, 06903-14 (2007)], including a number of new striking observations that have yet to be published. For example, we have identified several ways in which shear banding can be avoided, offering further insight about why it occurs. In short, the evidence from particle-tracking velocimetric (PTV) observations has increased our understanding and allowed to explore where and how cohesion arises in entangled polymers in quiescence and what determines their cohesive strength.
Note: Most of our PTV observations are available in various video formats, downloadable from http://www3.uakron.edu/rheology/. Also available for downloading are all recent papers (both published and unpublished) from the same website including one critical review on entanglement models – Macromolecules 2007, 40, 8684.
Monday, June 9th, 11AM:
Rotating a liquid suspended film
Reza Ejtehadi (Sharif University of Technology)
The effect of the electric field on liquid films has been studied widely, both in confined films between two transparent plates, and freely non-confined suspended films. In the latter case the field can produce electro-hydrodynamical flow in the films. I am going to report a purely electrically driven rotation in water and some other liquid suspended films with full control on the velocity and chirality of rotating vortices. The device, which is called "film motor" works perfectly with both DC and AC fields. Restricted to the time, I am also going to introduce some other researches in our soft matter group, focusing on simulations and theoretical works.
Monday, May 26th, 11AM:
Yearlong NIOZ-3 thermistor string data:
the movie from the deep ocean.
Hans Van Haren, Louis Gostiaux, Martin Laan (FYs & MTE, NIOZ, Pays Bas)
We present recent sets of results obtained with the new "NIOZ-3" high sampling rate thermistor string developed at the Royal Netherlands Institute for sea Research, which consists of 100 independent thermistors sampling temperature at 1 Hz with an accuracy of less than 0.001C. The resolution of this system, both in time and space, makes it a cutting-edge technology, and provide a new insight to the inner motions of the ocean, where temperature acts as a tracer of displacement.
The images of the water column show an extremely wide scale of details, from tidal (12.5 hours) to turbulent motions (1 s). In between one also finds internal wave motions at very different time and length scales. We will show "movies" of two different sets of data. The first one (19 days long) shows 50 meters of water above the seafloor on a flank of Great Meteor Seamount, with strong overtuning events that dominate sediment resuspension. The second one (530 days at 1 Hz also !) comes from the central part of the Canary Basin, far away from any topography, at intermediate depths between 1400 and 1500m. Internal wave motions are present all along the record, and interleaving associated with the Mediterranean Outflow is also visible.
Monday, May 19th, 11AM:
La dynamique du manteau et le début de la tectonique des plaques:
de la collection de timbres à la physique.
Francis Albarède (LST, ENS-Lyon)
Monday, May 5th, 11AM:
Wind-Blown Sand
First, I'll introduce two phase flow modeling for sand-air systems and discuss Favre averaging for turbulent flows of the mixture. Then, I'll describe turbulent suspension, saltation, and collisional suspension in the context of the mixture balance equations. I'll also outline the derivation of boundary conditions at the "top" of the flow and at the bed, in situations in which the bed can and can not relax between collisions. Finally, I'll show concentration and velocity profiles for saltation and collisional suspension and make some comparison with experiments.
Monday, April 28th, 11AM:
Jamming versus Glass transition
Jamming and glass transitions are two phenomena whose mutual relation is not quite clear. The `jamming transiton' happens when a system of, say, hard frictionles spheres is rapidly compressed reaching an infinite pressure. This resulting packing is characterised by a diverging length and soft vibration modes, just as a critical point. At the bottom of this criticallity is the fact that when the system jams it does so under globally isostatic mechanical equilibrium.
On the other hand, the glass transition is also characterised by diverging dynamic (and presumably also static) lengths. It may happen at finite temperatures and pressures, and for soft potentials.
The question as to what, if any, is the relation between the two transitions has been difficult to answer due to a lack of situations where both sets of theories apply simultaneously. The point may be clarified by studying a model that posseses on the one hand a jamming transition with diverging lengths and soft modes, and on the other an ideal glass transition.
Monday, April 7th, 11AM:
Evaluation de l'énergie de systèmes délocalisés par des approches localisées
Vincent Robert (Laboratoire de chimie, ENS-Lyon)
Dans ce séminaire, nous discuterons quelques enjeux du chimiste théoricien, en particulier dans les problèmes de spectroscopie de systèmes fortement corrélés (systèmes magnétiques). Les approches basées sur la fonction d'onde semblent particulièrement bien adaptées à une compréhension des mécanismes sous-jacents et au paramétrage des interactions.
En partant de fonctions localisées N-électroniques construites sur les orbitales atomiques ou sur des orbitales moléculaires de fragments de taille variable, il est possible d'évaluer l'énergie de l'état fondamental de systèmes périodiques sans passer par les fonctions de Bloch. Pour les systèmes étendus, la méthode autocohérente proposée est basée sur une logique perturbative d'une fonction de référence. Après une présentation de la méthode, nous verrons comment différentes stratégies permettent d'évaluer quantitativement l'énergie de systèmes 1D (e.g polyacéthylène) ou 2D (e.g. graphite) en contrôlant la régionalité de la délocalisation. Il est possible en particulier de suivre la transition de Peierls et de reproduire avec précision et sans coût informatique les amplitudes de distortion et les énergies de stabilisation.
Monday, March 31st, 11AM:
Probing self organization in ants
Ernesto Altshuler
("Henri Poincaré" Group of Complex Systems, Universidad de la Habana, Cuba)
Ants are a paradigm of "global intelligence" where (typically) efficient solutions are reached based on simple, individual rules of beaviour through self-organization. Unfortunately, While many theoretical models inspired in the behaviour of ants have been reported, quantitative experiments are scarce. I give an overview of the main experimental results in the field, and explain in detail our own experiments on the escape of ants in panic from a room with two equivalent exits, resulting in a symmetry breaking of the escape dynamics. I also explain the functioning of "activity sensors" we have designed for quantifying the behaviour of moving ants in natural conditions. Some preliminary measurements are discussed, as well as the potential of the set up to probe some of the self-organized scenarios accounted in the introduction.
Monday, March 17th, 11AM:
Les nanotubes de carbone pour des fibres musclées et intelligentes
Philippe Poulin (CRPP, Bordeaux)
Les nanotubes de carbone sont des matériaux particulièrement prometteurs pour des applications dans divers domaines tels que les composites, l’électronique, le stockage ou la conversion d’énergie. Cependant, les nanotubes produits en masse se présentent sous forme d’une suie désorganisée. Il est nécessaire de les assembler et souvent de les orienter dans une direction privilégiée pour mettre leurs propriétés en exergue. C’est pourquoi de nombreux laboratoires développent des procédés de fabrication de fibres. Certains sont spécifiquement adaptés aux nanotubes alors que d’autres sont inspirés de procédés déjà utilisés pour les fibres polymères. Nous ferons une revue des travaux dans le domaine en soulignant les nouvelles propriétés résultantes de l’assemblage des nanotubes sous forme de fibres. Sur le plan mécanique, plusieurs groupes ont rapporté des énergies de rupture record. En revanche, les modules élastiques relativement faibles des fibres réalisées jusqu’à présent soulèvent encore des questions. Sur le plan électrique, les fibres de nanotubes présentent aussi des propriétés originales potentiellement utiles pour des capteurs ou actionneurs électro-mécaniques. Enfin nous soulignerons de nouvelles propriétés comme des effets de mémoire de forme et de température avec des contraintes générées très élevées.
Monday, March 10th, 11AM:
Nouvelles recentes de la vieille physique de la transition vitreuse
La physique de la transition vitreuse (c'est-a-dire le passage d'un etat liquide a un etat solide desordonne) a derriere elle plusieurs decades de recherches soutenues. Elle fait cependant encore parler d'elle. Une description microscopique de ce phenomene commence a emerger : on commence en effet a comprendre plus precisement comment bougent les molecules dans un liquide a l'approche de la transition vitreuse, et a etre capables de quantifier experimentalement ces mouvements "intermittents", "heterogenes" ou "cooperatifs". Je decrirai comment theories, simulations et experiences recentes ont abouti a ces progres, ainsi que les questions importantes qui semblent encore hors de notre portee.
Monday, March 3rd, 11AM:
Rôle des aspérites lors du frottement et application aux failles sismiques
Depuis une dizaine d'années, des observations géophysiques ont montré que les grandes failles sismiques qui limitent les plaques de la croûte terrestres possèdent des propriétés de frottement intrigantes. Certaines failles suivent un comportement chargement-glissement, analogue au phénomène de "stick-slip" observé dans des expériences de frottement. D'autres failles glissent de manière stable, avec parfois des accélérations du glissement appelés séismes silencieux car aucune énergie n'est émise sous forme d'ondes élastiques. A l'aide d'expériences analogues au laboratoire qui utilisent un système de patin-ressort, je montrerai que ces deux comportements, glissement instable et glissement stable, sont la manifestation d'une transition contrôlée par la géométrie de l'interface qui glisse. La dynamique des aspérités de l'interface, qui se déforment avec le glissement et pendant les périodes de repos, apparait alors comme un processus crucial lors du cycle sismique.
Monday February 11th, 11AM:
Stratified Flows: From the Lab to the Ocean.
We live in a stratified world; the density of the ocean increases with depth while that of the atmosphere decreases with height. Our research focuses on both fundamental and applied studies of stratified fluids, with particular consideration to ocean environments. Here, we present the latest results from two ongoing experiments. The first concerns the generation of internal waves by ocean ridges, and uses the latest experimental techniques to study dynamics at the Luzon Strait, which is the origin of some of the largest internal waves ever observed. The second concerns a remarkable new mechanism we have discovered for spontaneously propelling objects in stratified environments.
Monday, February 4th, 11AM:
Effets de mémoire dans la diffusion anormale
et dans la croissance d'interfaces
Il est bien connu que la trajectoire d'une particule diffusive a les mêmes proprietés géométriques qu'une interface élastique soumises à des fluctuations thermiques. Nous considérons ici le cas d'une diffusion anormale, c'est-à-dire une marche aléatoire caractérisée par un déplacement quadratique moyen qui croît en loi de puissance du temps avec un exposant plus grand (superdiffusion) ou plus petit (subdiffusion) que un. La trajectoire de ces marcheurs a les mêmes propriétés géométriques que les interfaces fluctuantes avec une élasticité généralisée. Ces interfaces apparaissent dans différents systèmes physiques (ligne de contact, front de fracture, croissance des cristaux). La différence principale de ces processus généralisés consiste dans la perte du caractère markovien pour les marches aléatoires anormales et de la localité des interactions élastiques pour les interfaces. Ces effets de mémoire se manifestent dans les problèmes de premier passage et de conditions au bord. Nous discutons ici une partie de ces problèmes et des applications aux expériences et à l'analyse de données numériques.
Monday, January 28th, 11AM:
****
L’influence de Pierre Gilles de Gennes sur la recherche à l’ESPCI , pendant près de 30 ans, a été considérable même si sa recherche propre s’est déroulée au Collège de France voisin puis à l’Institut Curie. Ceci s’est traduit par ses nombreuses initiatives dans les actions de formation par la recherche dans l’Ecole et de diffusion des savoirs . Mais on peut retrouver dans les activités des laboratoires de physique et chimie et, plus récemment de biologie, son empreinte ainsi que l’ impact direct de ses travaux dans les divers domaines où il a laissé sa marque. Nous retrouverons, en visitant quelques recherches des laboratoires PC, cette présence scientifique de Pierre Gilles ainsi que la puissance et la permanence des idées qu’il y a propagées sur des sujets très différents de la matière condensée avec quelques composantes permanentes : les phénomènes critiques et les fluctuations géantes , la physicochimie et les nombreux exemples de la matière molle, les effets du désordre de la matière, les propriétés aux voisinage d’interfaces ou dans des géométries confinées…
Monday, January 21st, 11AM:
Force générée par la polymérisation d’actines.
La polymérisation de monomères d’actine en filaments peut être vu comme un moteur, par exemple quand elle est responsable de la motilité cellulaire. La question qui nous a intéressée est de comprendre comment l’énergie chimique associée à la polymérisation est convertie en travail mécanique.
Après avoir introduit la physico-chimie de la polymérisation de l’actine, je décrirai comment nous avons caractérisé ce système à l’aide de colloïdes magnétiques. Il s’agit principalement de mesurer la vitesse de croissance de quelques filaments en fonction de la force appliquée. Cette caractérisation permet de tester les différents modèles de croissance proposés dans la littérature, et notamment de comprendre comment plusieurs filaments poussent ensemble.
Monday, January 14th:
Cooperative lengthscales in glass-formers
Jean-Philippe Bouchaud (SPEC & CFM, Saclay)
Glasses are often described as a genuine state of matter. The aim of this talk is to briefly review several ideas, old and new, about what makes glasses so special as a state of matter: glasses are liquids that do not flow, characterized by increasingly cooperative dynamics.
Monday, January 7th, 11AM:
Free
Monday, December 17th, 11AM:
De la théorie de la rigidité
à l'étude des votes du Sénat américain
Julien Barre
Laboratoire J.A. Dieudonné, Université de Nice Sophia-Antipolis
De façon très simplifiée, l'idée générale de la théorie de la rigidité s'énonce de la façon suivante : si un système a plus de contraintes que de degrés de liberté, il est rigide; sinon, il est déformable. Ou encore : si je résoud un système avec plus d'équations que d'inconnues, je dois réussir a calculer toutes les inconnues; sinon, il y a des indéterminations. Mais que se passe-t-il si les relations entre inconnues ne sont plus des équations, mais des corrélations probabilistes ? Que devient cette transition entre "déformable" et "rigide" ? J'utiliserai des méthodes de physique des systèmes désordonnés pour préciser ces questions et y répondre sur un modèle simple, et illustrerai la théorie par l'étude des votes du Sénat américain : connaissant quelques votes de chaque sénateur, peut-on les séparer entre républicains et démocrates ?
Monday, December 10th, 11AM:
ANNULÉ, déplacé au 28 janvier 2008.
Monday, December 3rd, 11AM:
Supersolides: élasticité et superfluidité ?
Depuis la mesure par Kim et Chan en 2004 d'un moment d'inertie non classique dans l'Hélium solide à très basse température, la possibilité de l'existence d'un état supersolide est (re-)devenue d'actualité. Depuis les années 60 environ, l'observation d'un état collectif superfluide dans les solides à basses températures avait en effet toujours échoué. La description théorique d'un tel état reste d'ailleurs toujours sujette à de nombreuses interrogations. Après une présentation des différentes expériences et théories développées autour des supersolides, je discuterai d'un modèle de solide quantique déduit des modèles classiques de superfluides (Eq. de gross-Pitaevskii). On obtient alors un solide "classique" élastique qui présente par ailleurs des propriétes superfluides.
Monday, November 26th, 11AM:
ANNULÉ Nouvelles recentes de la vieille physique de la transition vitreuse
Ludovic Berthier
Laboratoire des Colloides, Verres et Nanomateriaux, Universite Montpellier II
La physique de la transition vitreuse (c'est-a-dire le passage d'un etat liquide a un etat solide desordonne) a derriere elle plusieurs decades de recherches soutenues. Elle fait cependant encore parler d'elle. Une description microscopique de ce phenomene commence a emerger : on commence en effet a comprendre plus precisement comment bougent les molecules dans un liquide a l'approche de la transition vitreuse, et a etre capables de quantifier experimentalement ces mouvements "intermittents", "heterogenes" ou "cooperatifs". Je decrirai comment theories, simulations et experiences recentes ont abouti a ces progres, ainsi que les questions importantes qui semblent encore hors de notre portee.
Monday, November 19th, 11AM:
ANNULÉ
Monday, November 12th, 11AM:
Problèmes d’inversion sismique:
“spiky deconvolution vs non-spiky deconvolution”
Beatrice Vedel (LAMFA, Université de Picardie)
Monday, October 22nd, 11AM:
Fluctuations et Grandes Déviations dans les Systèmes Hors d'Equilibre
Bernard Derrida (LPS, ENS, Paris)
Le but de cet exposé sera de montrer, à partir d'exemples exactement solubles, comment les propriétés des états stationnaires de systèmes hors d'équilibre diffèrent de celles de systèmes à l'équilibre: corrélations à longue portée, transitions de phases à une dimension, fluctuations non gaussiennes de densité Il montrera également comment calculer les fluctuations et les fonctions de grandes déviations du courant pour des systèmes diffusifs, et donnera une liste de quelques problèmes non résolus.
Monday, October 15th, 11AM:
Phases topologiques et la transition de Kasteleyn
Peter Holdsworth (Laboratoire de Physique, ENS-Lyon)
La glace, comme son analogue magnétique le « spin ice », conserve une très grande entropie jusqu'aux plus basses températures. Malgré cette forte dégénérescence et son désordre sous-jacent, les contraintes « topologiques » associées aux états de basse énergie donnent lieu à de fortes corrélations et à des interactions effectives à longue portée. Les contraintes sont relaxées à haute température par la génération de défauts topologiques rassemblant des monopoles magnétiques. En présence de champ, le système s'ordonne de façon singulière en subissant une transition dite de Kasteleyn. Nous avons étudié cette transition numériquement, en utilisant un algorithme non local adapté aux contraintes, et analytiquement par calcul sur un arbre. Dans ce séminaire, je passerai en revue la physique de ces phénomènes en l'illustrant d'expériences de magnétisme frustré et de matière molle sur les membranes lipidiques.
Monday, October 8th, 11AM:
De l’océan au laboratoire :
histoire d’une série d’expériences en acoustique sous-marine.
Philippe Roux
(LGIT- Maison des Géosciences, Grenoble)
Philippe Roux est un Charge de Recherche qui a passe plusieurs annees (2002-2005) au Scripps Institute of Oceanography (San Diego). Durant ces trois années, il a combine son experience d’expérimentateur en acoustique ultrasonore avec des travaux de recherche en acoustique sous-marine. De retour au LGIT (Grenoble), son but est toujours de développer des études à petites échelles en amont de projets à grandes échelles. La petite échelle est celle d'un guide d’onde ultrasonore d’un metre de longueur a des fréquences de l’ordre du MHz. La grande échelle est celle de l'océan. Les campagnes en mer coûtant très cher, rien n'est fait sans une préparation au préalable à base de simulations numériques. L’idée est d'ajouter à ces études numériques des résultats expérimentaux à petites échelles en profitant de la facilité d’emploi des réseaux de transducteurs ultrasonores en cuve.
Parallelement a ces travaux a echelle reduite, l'acquisition de la fonction de transfert d’un guide d'onde acoustique a été effectuée en mer par le Marine Physical Laboratory à San Diego entre un réseau de sources et un réseau d'hydrophones couvrant partiellement la hauteur d'eau. Durant ces expériences, 29 transducteurs sources et 32 hydrophones ont été placés à 5 ou 10 km de distance dans un chenal acoustique de 115 m de profondeur. L'acquisition de la matrice de Green entre chaque couple émetteur-récepteur a été réalisée toutes les 20s pendant plusieurs heures dans la bande de fréquence 3-4khz.
L’idee du seminaire est de decrire les allers-retours entre grande echelle et petite echelle et de demontrer la complementarite de ces approches experimentales.
Monday, October 1st, 11AM:
La théorie des grandes déviations:
un langage mathématique pour la mécanique statistique
Hugo Touchette
(School of Mathematical Sciences Queen Mary, University of London).
La théorie des grandes déviations s'intéresse aux événements rares de processus stochastiques ayant une probabilité exponentiellement faible de se réaliser. La théorie, vue par un physicien, s'apparente à de nombreux résultats de la mécanique statistique, et peut être même perçue comme une généralisation de la théorie des fluctuations thermodynamiques d'Einstein, des méthodes de l'ensemble canonique de Gibbs et du principe d'entropie maximum de Jaynes.
Mon but dans cet exposé sera d'étayer ce point vue. L'exposé débutera par un survol des résultats les plus importants de la théorie des grandes déviations, et se terminera par une discussion de quelques applications physiques de ces résultats portant sur les systèmes à l'équilibre et hors d'équilibre.
Monday, September 24th, 11AM:
Mélange chaotique dans un écoulement de Hele-Shaw :
application à l’hybridation des puces à ADN.
Florence Raynal (LMFA, Ecole Centrale, Lyon)
Une puce à ADN est composée d’un réseau de monobrins d’ADN fixés sur une surface solide. Son principe de fonctionnement repose sur le phénomène d’hybridation : lorsque la puce est exposée à une solution contenant des monobrins d’ADN libres (cibles), ces derniers ont tendance à s’hybrider avec leurs sondes complémentaires. Il est donc très important de s’assurer qu’une cible donnée visite la totalité de la surface de la puce en un temps raisonnable, ce qui peut être réalisé grâce au mélange "par advection chaotique".
Dans un premier temps seront rappelés les principes du chaos Hamiltonien, en particulier leur application directe au mélange dans les écoulements plans. Puis il sera expliqué comment nous avons, par des études numériques, théoriques et expérimentales, appliqué ces principes à la technologie des puces à ADN pour proposer un mélangeur adapté. Enfin, nous présenterons les résultats obtenus avec un prototype de micro-mélangeur, le Rosamix, qui montrent une nette amélioreration de la sensibilité et la fiabilité des puces à ADN par rapport aux méthodes classiques.
Monday, September 17th, 11AM:
The Karlsruhe dynamo.
Andreas Tilgner (U. Gottingen)
Most celestial bodies (the sun, most planets, stars and galaxies) generate a large scale magnetic field by converting mechanical into magnetic energy. In such a ``dynamo process'' electric currents are generated inside a moving conductor which in turn create a magnetic field. In commercial dynamos in use in cars or on bicycles, these currents flow inside especially designed coils. In the earth however, the currents responsible for the magnetic field flow in the liquid conductor (mostly iron) constituting the core, which is spherical, devoid of electric structure and acts like a massive short circuit. It was therefore disputed until the late 1950's whether the earth is capable of dynamo action. Doubts have been removed on a theoretical basis and an experiment built in Karlsruhe has demonstrated the dynamo effect on a laboratory scale with a flow qualitatively resembling the flow believed to exist in the core.
The onset of dynamo action in this experiment is well understood. Measurements of dissipation allow us to improve our estimate of the power requirements of the geodynamo. Open issues remain concerning the saturation mechanism and the time dynamics of the magnetic field. This talk will concentrate on numerical simulations and theoretical aspects connected with the Karlsruhe experiment.
Monday, September 10th, 11PM:
Some simple models of classical heat and particle pumps
Rahul Marathe (Raman Institute in Bangalore)