Seminars 2006-2007
2006-2007
Monday, July 16th, 11AM:
Reorganization of a packing of disks previous to the avalanche
M A Aguirre (Grupo de Medios Porosos, UBA, Argentina)
Monday, July 9th, 11AM:
Protein as model colloid or the physics of dynamical arrest
T. Gibaud (Department of Physics, University of Fribourg)
Monday, July 2nd, 11AM:
Granular flows applied to underground mining.
Monday, June 25th, 11AM:
Paysages d'energie potentielle complexes: de la structure a la dynamique
Florent Calvo (LASIM, Université Claude Bernard Lyon I)
La notion theorique de paysage d'energie a ete introduite dans divers domaines de la physico-chimie pour exprimer l'emergence de proprietes statistiques, a l'equilibre ou en-dehors, a partir des interactions moleculaires. La complexite d'un paysage traduit ainsi la difficulte que peut avoir un systeme a trouver sa forme stable, notamment pour une molecule biologique ou un verre. Nous illustrerons sur divers exemples empruntes aux agregats atomiques et moleculaires ainsi qu'a des modeles simplifies de proteines ou de verres structuraux comment se manifeste cette complexite sur la structure stable, la thermodynamique a l'equilibre ou la dynamique de relaxation. Nous employerons a cet effet diverses approches par simulation numerique, principalement de type Monte Carlo, mais aussi des methodes basees sur la discretisation du paysage d'energie en ses structures inherentes.
Monday, June 18th, 11AM:
Quelques aspects de la compaction des milieux granulaires
Patrick Richard (GMCM, Université de Rennes)
Soumis à des oscillations mécaniques de faible amplitude, un milieu granulaire peut se compacter lentement. Ce phénomène, la compaction granulaire, présente de nombreuses analogies avec les relaxations observées dans des systèmes vitreux. En effet, dans toutes ces situations, un système hors équilibre évolue lentement vers l?équilibre. Evidemment, dans le cas des milieux granulaires, l?agitation mécanique joue le rôle de l?énergie thermique.
Après une revue rapide de ce sujet de recherche, je présenterai une étude portant sur la détermination expérimentale de la compactivité, quantité « thermodynamique » équivalente à la température configurationnelle. Par la suite, une étude numérique et expérimentale portant sur les déplacements des grains sera présentée. Elle montrera la présence de déplacements de grande amplitude qui, bien que sporadiques, ont une grande influence sur la dynamique macroscopique du système.
Jeudi 14 et vendredi 15 juin.
*************************
* JOURNEES DES THESARDS *
*************************
[programme]
Monday, June 11th, 11AM:
A Multiscale Method for Phase Transforming Materials
Ellad Tadmor (Aerospace Engineering and Mechanics, University of Minnesota)
The quasicontinuum (QC) method is a multiscale method coupling atomistic regions with a surrounding continuum modeled within a nonlinear finite element formulation. Cauchy-Born (CB) kinematics is used in continuum regions to relate atomic motions to continuum deformation gradients. To avoid failures of the CB kinematics, QC is augmented with a phonon stability analysis that detects lattice period extensions and identifies the minimum required periodic cell size. This augmented approach is referred to as "Cascading Cauchy-Born kinematics". The method is analyzed for both first- and second-order phase transformations, and demonstrated numerically on a one-dimensional test problem. Extension to higher dimensions is straightforward and is currently being pursued.
Monday, June 4th, 11AM:
Dynamique du cytosquelette: role des processus actifs (dépendants de l'ATP)
Gladys Massiera (LCVN Montpellier)
Monday, May 28th, 11AM:
Free
Monday, May 21st, 11AM:
Mélange et entrainement dans un écoulement gravitaire océanique
P. Odier (ENS-Lyon)
Les processus de mélange et d'entraînement ayant lieu dans les écoulements gravitaires océaniques, comme par exemple dans le Détroit du Danemark,, affectent de manière globale la circulation thermohaline. La résolution spatiale limitée des simulations climatiques impose de modéliser correctement la dynamique à petite échelle. Nous avons construit un dispositif (Oceanic Overflow Facility) permettant l'étude d'un courant de gravité s'écoulant le long d'un plan incliné dans un mileu ambiant statique. Pour les faibles valeurs du nombre de Richardson, le cisaillement domine l'effet stabilisant de la stratification et l'écoulement devient instable, conduisant à un mélange turbulent. De plus, le taux de turbulence est augmenté grâce à un système de grilles actives. Les champs de vitesse et de densité sont mesurés par des techniques de PIV et de LIF respectivement. Nous pouvons ainsi caractériser les propriétés statistiques du mélange. Une paramétrisation précise du mélange et de l'entrainement du fluide ambiant par le courant constitueront des apports importants pour les modèles de circulation océanique.
Monday, May 14th, 11AM:
Gélification, formation du réseau et séparation de phase dans les suspensions colloïdales.
E. Del Gado (Polymer physics Institute, Department of Materials, ETH Zürich)
Dans les gels colloïdaux, le rapport entre leur dynamique complexe et le réseau interconnecté qui caractérise la structure n’a pas encore été établi. Des résultats d’expériences récentes suggèrent que différentes mécanismes pourraient intervenir au niveau microscopique, qui ne sont pas encore compris. D’ailleurs, dans les suspensions colloïdales à faible fraction volumique la thermodynamique sous-jacente peut jouer un rôle important dans la formation du gel à travers notamment des processus de séparation de phase ou de formation de microphases. Je présenterai des développements récents dans ce domain, à partir d’ études de dynamique moléculaire pour des systèmes modèles. En particulier, je considérerai le cas des suspensions colloïdales présentant des interactions attractives et répulsive en compétition, pour lesquelles la gélification est associée à la formation de microphases [1]. Dans une approche différente, je décrirai un modèle dans lequel des interactions directionnels conduisent à la formation d’un réseau gel persistent à des temperatures suffisamment lointaines de celle liée à la la séparation de phase [2]. Dans ce cas, nos résultats montrent que la formation du gel (i.e. le début de la réponse élastique dans le système) est responsable de la présence de processus de relaxations microscopique très différents: dans le gel qui se forme, la relaxation aux grands vecteurs d’onde est due aux mouvements coopératifs et rapides de parties de la structure du gel, tandis qu’aux faibles vecteurs d’onde les réarrangements globaux de la structure hétérogène du gel vont conduire à des relaxations suivant des lois exponentielles étirées.
[1] A. de Candia, E. Del Gado, A. Fierro, N. Sator, M. Tarzia and A. Coniglio, Phys. Rev. E 74, 010403(R) (2006)
[2] E. Del Gado and W. Kob, Europhys. Lett. 72 (2005) 1032; Phys. Rev. Lett. 98, 028303.
Friday, May 11th, 11AM:
Contrôle des fluctuations temporelles
dans le cycle cellulaire de la levure S.Cerevisiae
Gilles Charvin (The Rockefeller University, New York, NY, USA)
Le cycle cellulaire de la levure est piloté par un réseau génétique complexe. Les larges transformations morphologiques et la nature stochastique des événements qui se déroulent durant le cycle introduisent une grande variabilité temporelle. Dans ce contexte, comment la cellule assure-t-elle la cohérence et la robustesse du cycle ?
Le déclenchement de l’activation (ou ‘Start’) d’un nouveau cycle de division en phase G1 est un bon exemple d’un système génétique relativement simple mais dont la dynamique temporelle reste mal comprise. Nous avons développé une dispositif utilisant une cellule microfluidique qui permet d’induire de manière transitoire et contrôlée l’expression d’un gène donné tout en suivant la croissance de cellules de levures sur plus de 8 générations. A l’aide d’une impulsion variable de cycline (CLN2), nous avons montré que la transition G1/S se produit de manière très abrupte et irréversible, ce qui suppose l’existence d’un mécanisme de réponse ultrasensitif que nous essayons de caractériser.
En effectuant des implusions brèves et périodiques de cyclines, nous avons réussi à entraîner le cycle cellulaire sur un signal extérieur, induisant ainsi la synchronisation des cellules (« phase locking ») . Au-delà de l’intérêt technique, ces expériences permettent de sonder la plasticité de l’oscillateur qui gouverne le cycle cellulaire et de mieux comprendre le mécanisme qui coordonne croissance et division.
Friday, May 11th, 9:30AM, salle des thèses:
***********************
* SOUTENANCE DE THESE *
***********************
Modelling DNA Hairpins
par
Jalal Errami
Monday, May 7th, 11AM:
Dynamique des milieux granulaires sous écoulement
Yacine Amarouchene (CPMOH, Bordeaux)
Les milieux granulaires peuvent présenter des propriétés analogues à celles de fluides auxquels on attribue aujourd'hui une dynamique complexe inédite. Une telle complexité est essentiellement due à la nature intrinsèquement "hors équilibre" de ces fluides. Ainsi, et contrairement à leurs homologues moléculaires, l'agitation moléculaire ne joue aucun rôle et les processus de "thermalisation" se font par des biais totalement nouveaux. Bien que de nombreux travaux mettent en avant la pertinence des approches héritées des théories cinétiques, les interactions interparticulaires induites par l'inélasticité des collisions et la friction entre grains continuent de poser de sérieux problèmes à une description en terme de continuum hydrodynamique. Ainsi, les milieux granulaires peuvent présenter des propriétés originales telles que des distributions de vitesse non gaussiennes et de nombreuses propriétés collectives étonnantes (phénomènes de segregagtion, de clustering, de formation de patterns...).
Nous aborderons au cours de ce séminaire, à travers diverses petites expériences diverses facettes des milieux granulaires sous écoulement habituellement observées uniquement sous conditions extrêmes dans les fluides moléculaires. En particulier nous montrerons comment la formation d'ondes de chocs et de cônes de Mach permettent de remonter à la vitesse du son dans ces milieux. L'équivalent "granulaire" du ressaut hydraulique sera également présenté...
Monday, April 23rd, 11AM:
Mécanique statistique et écoulement turbulent
R. Monchaux (CEA, Saclay)
Une question non résolue de la physique statistique est de savoir si certains systèmes hors équilibre partagent des propriétés avec les états d'équilibre classiques. La turbulence est un bon cadre pour étudier cette question. En effet, les écoulements incompressibles soumis à un forçage statistiquement stationnaire atteignent en général une sorte d'état d'équilibre (au sens statistique), indépendant des conditions initiales. Depuis Onsager, on rêve de décrire la turbulence à l'aide d'outils issus de la mécanique statistique. En 2D, les équilibres des équations de Navier-Stokes ont été classifiés à l'aide de principes de mécanique statistique par Robert et al. Dès progrès plus récents ont été faits dans l'étude des écoulements axisymétriques (une situation intermédiaire entre 2D et 3D) par Leprovost et al.. Nous présentons des résultats obtenus dans le cadre d'un écoulement de von Kármán.
A yet unanswered question in statistical physics is whether stationary out-of- equilibrium systems share any resemblance with classical equilibrium systems. A good paradigm to explore this question is offered by turbulent flows. Incom- pressible flows subject to statistically stationary forcing generally reach a kind of equilibrium (in the statistical sense), independent of the initial conditions. Description of turbulence with tools borrowed from statistical mechanics is a long-standing dream, starting with Onsager. In 2D, equilibrium states of the Navier-Stokes equations have been classified through statistical mechan- ics principle by Robert and his collaborators. More recent advances have been recently made for 3D axisymmetric flows (an intermediate situation be- tween 2D and 3D) by Leprovost et al. We present results obtained in the framework of a von Kármán flow.
Friday, April 20th, 11AM.
Dynamical Stabilization in Bose-Einstein Condensates.
Roberto André Kraenkel (Instituto de Física Teórica -- UNESP)
In this talk we review the idea of dynamical stabilization through parametric forcing of nonlinear systems. We proceed by examples, beginning with an inverted pendulum with an oscillating basis. Next, we make a general introduction to the dynamics of attractive Bose-Einstein Condensates in pancake-like traps and discuss their stabilization by means of nonlinearity management.
Monday, April 16th, 11AM:
Dynamique Lagrangienne et géométrie statistique en turbulence des fluides : un mécanisme pour l’intermittence
Laurent Chevillard
(Department of Mechanical Engineering, Johns Hopkins University)
La topologie, ou géométrie, locale d’un écoulement turbulent tridimensionnel peut être étudiée au travers du tenseur complet des gradients de vitesse. Nous présenterons tout d'abord une analyse statistique appropriée prenant en compte le caractère 3D (forme de "perle" ou "larme" de la probabilité conjointe des invariants R et Q, propriétés d'alignement préférentiel de la vorticité) de champs vectoriels de vitesse obtenus expérimentalement (PIV, HPIV, suivi lagrangien) et numériquement (Simulation Numérique Directe). Ensuite, un modèle stochastique régissant l'évolution temporelle de ce tenseur le long d'une trajectoire Lagrangienne sera proposé. Dérivé des équations de Navier-Stokes, le terme d'auto étirement, responsable notamment des mécanismes d'étirements de la vorticité, est pris en compte de manière exacte. La fermeture des termes de pression et de viscosité fait appel à la déformation locale subit par la particule fluide. La dynamique précédente est forcée à l'aide d’un simple bruit Gaussien et reproduit non seulement les nombreuses propriétés géométriques et statistiques précédemment évoquées, mais aussi le caractère non gaussien et le comportement intermittent des gradients longitudinaux et transverses de vitesse. Les prédictions pour l'intermittence de la dissipation seront également discutées.
Monday, March 26th, 11AM:
Localisation de Anderson de la lumière
Sergey Skipetrov (LPMMC, Grenoble)
Dans un milieu désordonné la propagation d'une onde peut être bloquée si le désordre est suffisamment fort. Ce phénomène est commun aux ondes « quantiques » (électrons dans un solide à basse température, par exemple) et « classiques » (ondes électromagnétiques – la lumière en particulier, – acoustiques ou autres). Il a été découvert par P. Anderson il y a 50 ans. Dans le contexte de la physique du solide, la localisation d'Anderson est à l'origine de la transition métal-isolant et elle a été largement étudiée dans les années qui ont suivi sa découverte. Malheureusement, il se trouve que la localisation due au désordre est masquée par d'autres phénomènes (interactions électron-électron et électron-phonon) et les conditions nécessaires pour son observation (basses températures, échantillons de petite taille) sont difficiles à atteindre. D'où l'idée d'étudier ce phénomène en utilisant la lumière car les photons n'interagissent pas entre eux et les expériences peuvent être effectuées à température ambiante. Dans le domaine d'optique, on contrôle beaucoup mieux les paramètres expérimentaux et de nouvelles expériences – impossibles dans le domaine de la physique du solide – sont envisageables. Toutefois, de nouvelles complications (par exemple, celles liées à la non conservation du nombre de photons, c'est-à-dire à l'absorption) apparaissent. Le but de cet exposé est de donner une vue générale de l'état actuel de recherche dans ce domaine et de discuter les pistes de son développement dans les années à venir.
Monday, March 19th, 11AM:
Multiscale reconstruction of time series in turbulent flows
J. Peinke (Oldenburg Universität)
Monday, March 12th, 11AM:
Origami capillaire
J. Bico (PMMH)
Monday, March 5th, 11AM:
Dynamique spatialement et temporellement hétérogène
dans la relaxation lente de la matière molle vitreuse.
Agnes Duri (GDPC, Montpellier)
Friday, March 2nd, 11AM, room 118:
Simulation de la dynamique de particules en turbulence
A. Naso (University of Twente)
Monday, February 26th, 11AM:
Une rhéologie pour les écoulements granulaires denses ?
P. Jop (ENS-Lyon)
Monday, February 12th, 11AM:
De la dynamique vitreuse au mouvement collectif d'animaux :
caractérisation statistique des états hors d'équilibre
Eric Bertin (Laboratoire de Physique, ENS-Lyon)
Certaines questions fondamentales restent encore largement ouvertes en physique statistique des systèmes hors d'équilibre, à savoir notamment : quels sont les paramètres macroscopiques pertinents pour décrire ces systèmes, comment caractériser les fluctuations (souvent non gaussiennes) des grandeurs globales autour de leur valeur moyenne, ou encore comment se développent les corrélations spatio-temporelles dont le rôle est en général essentiel pour décrire les phénomènes observés ?
Ce séminaire tentera de présenter quelques réponses à ces questions sur la base de modèles théoriques représentant des phénomènes très divers, allant de la dynamique lente des matériaux vitreux aux mouvement collectif spontané de troupeaux d'animaux ou de bactéries, en passant par les phénomènes de cascade d'énergie à travers les échelles dans les systèmes dissipatifs.
Monday, February 5th, 11AM:
Les adhésifs, une question de temps.
Cyprien Gay (CRPP, Bordeaux)
Les adhésifs doivent répondre à des sollicitations contradictoires : déformables pour adhérer, résistants lorsqu'on tire. Nous cheminerons parmi les propriétés rhéologiques de ces matériaux, en passant par les mécanismes à l'oeuvre lors du décollement : cavitation et fracture. Nous décrirons en particulier nos expériences sur des liquides visqueux et sur les effets cinétiques pour ces mécanismes.
Nous discuterons les critères de leur déclenchement et les conséquences des propriétés rhéologiques sur l'ensemble du décollement de l'adhésif.
Pour en savoir plus, suivez-vous les liens ci-dessous :
Qu'est-ce qu'un adhésif ?
Adhésion : quels mécanismes ?
Monday, January 29th, 11AM:
Détecteurs cryogéniques, de la matière sombre à la rupture de matériaux
P. Di Stefano
Le problème de la matière sombre, à savoir que la majorité de la masse de l'Univers n'apparaît que par ses effets gravitationnels, remonte à 1933. Depuis une vingtaine d'années, des expériences cherchent les WIMPs, de nouvelles particules qui pourraient résoudre cette énigme. Les expériences les plus performantes à ce jour utilisent des détecteurs cryogéniques. Ces détecteurs pourraient aussi apporter une perspective inattendue sur les tremblements de terre et la rupture des matériaux.
Monday, January 22nd, 11AM:
Equilibrium Behavior of Glass-Forming Liquids:
Thermodynamic and Dynamic Fragilities and the Kauzmann Paradox Unresolved
Greg Mc Kenna (Texas Tech University)
Glass-forming liquids exhibit several fascinating behaviors. In the realm of thermodynamics, it is known that the entropy S of these systems appears to collapse too rapidly as the glass temperature is approached with the result that S can become less than the entropy of the crystal in apparent violation of the third law of thermodynamics. The temperature at which the excess entropy goes to zero is known as the Kauzmann temperature TK that is often associated with an ‘ideal’ glass transition temperature. The apparent violation of the third law is known as the Kauzmann paradox. Here we examine this problem using mixtures of poly(α-methyl styrene) and its oligomers—both non-crystallizing systems. By performing absolute measurements of the heat capacity we can deduce the changing entropy as a function of concentration and temperature. It is found that there is no “ideal” glass-like transition in the entropy upon extrapolation to 100% polymer concentration at temperatures far below the Kauzmann temperature, implying that TK may not be explicitly linked to the glass transition event itself.
Another interesting behavior is the so-called super Arrhenius temperature dependence of the dynamics of complex liquids as the glass temperature is approached. In an attempt to relate this behavior to the thermodynamics of the glass transition event, the concepts of dynamic and thermodynamic fragility were developed. Here we discuss the meanings of dynamic and thermodynamic fragility and examine how they are related (or not) for different classes of glass-forming liquids including inorganic network materials, polymers, small molecule organics and metallic glasses. We find that the nominal correlations between the dynamic fragility index m and the thermodynamics are weak and that the dynamic fragility is probably best correlated to the glass transition temperature itself except for the network glasses. The meaning of these findings is discussed.
Monday, January 15th, 11AM:
Changement d'échelle en milieu poreux aléatoire : quelques approches physiques
Benoît Noetinger (Institut Français du Pétrole).
Les milieux poreux dans lesquels se déplacent le pétrole, l'eau ou bien le gaz contenus dans des formations géologiques souterraines sont hétérogènes de l'échelle du pore (le micron) à l'échelle du bassin sédimentaire (100 à 1000km). De plus, le manque d'exhaustivité des données de terrain disponibles incitent à traiter le problème sous un angle statistique. Le recours à des approches et à des méthodes issues de la physique statistique et de la matière condensée pour décrire les écoulements s'avère être une riche source d'inspiration. Des applications variées à la récupération du pétrole, du gaz, à la gestion des nappes phréatiques et enfin aux projets de séquestration du CO2 destinées à lutter contre le réchauffement de la Terre seront évoquées.
Dans la présentation, nous passerons en revue ces problématiques, et nous donnerons quelques exemples où les approches physiques ont pu contribuer à la mise en oeuvre de solutions pratiques.
Monday, January 8th, 11AM:
"Turbulence solide" dans la déformation de la banquise arctique:
lois d'échelle, rhéologie, et modélisation
J. Weiss (Laboratoire de Glaciologie et Geophysique de l'Environnement)
Wenesday, December 20th, 15h30, Room 115:
Traitement et analyse quantitative d'hologrammes numériques
Loïc Denis
Laboratoire de Traitement de l'Information et de la Communication
Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications, Paris
L'étude de la turbulence en mécanique des fluides requiert des méthodes permettant de réaliser des mesures 3D de position/vitesse dans un écoulement. L'holographie numérique en ligne (montage de Gabor) est particulièrement simple à mettre en oeuvre et pourrait devenir la technique privilégiée pour réaliser le suivi Lagrangien de traceurs.
Une image-hologramme de micro-objets contient l'information de taille, forme et localisation tridimensionnelle des objets. Cette information est codée par la modulation de fréquence et d'amplitude des franges d'interférence de l'hologramme. L'extraction de cette information est classiquement réalisée par analyse du volume 3D restitué par transformée de Fresnel, de Fourier fractionnaire ou transformée en ondelette. Plusieurs types d'artefacts apparaissent cependant dans les images restituées: déformation près des bords du support de l'hologramme, focalisation multiple, apparition d'images jumelles. Ces artefacts limitent l'utilisation de cette technique à des fins de mesure.
Nous avons appliqué une approche de type "problème inverse" basée sur le modèle physique de formation de l'hologramme pour résoudre les difficultés posées par les artefacts des images restituées. L'algorithme proposé permet de réaliser la détection de micro- particules (i.e. gouttelettes) dans un volume d'étude 4 fois supérieur et avec une précision améliorée d'un facteur 5 par rapport à la technique classique. L'enjeu du traitement rapide d'hologrammes nous a poussé à développer une autre approche, stéréologique, donnant accès à une estimation de la taille moyenne ou de la distribution d'orientations d'une population de micro-objets.
Outre la description de la technique et des traitements d’images spécifiques développés, des résultats expérimentaux sur des hologrammes d’écoulements réels seront présentés.
--
Les travaux présentés ont été réalisés dans le cadre de ma thèse soutenue en octobre dernier au laboratoire Traitement du Signal et Instrumentation de St-Etienne, en collaboration avec le CMM de l'Ecole des Mines de Paris, l'Observatoire de Lyon et le laboratoire LMFA de l'Ecole Centrale de Lyon.
Mots clefs: holographie numérique, chirps linéaires, suivi Lagrangien, problème inverse, stéréologie --
Monday, December 18th, 11AM:
Dynamique d'un polymère isolé dans des écoulements laminaires et aléatoires
Dario Vincenzi (Max Plank Gesellschaft, Deutschland)
La dynamique d’un polymère isolé dans un fluide en mouvement est la base des modèles continus de solutions diluées de polymères. Par exemple, une description appropriée de la déformation d’un polymère dans un écoulement turbulent est nécessaire à la modélisation de la réduction de la traînée turbulente. Au cours des quinze dernières années, des progrès importants en microscopie à fluorescence ont permis de suivre le mouvement de macromolécules isolées dans des écoulements à la fois laminaires [Shaqfeh, J. Non-Newton. Fluid Mech. (2005)] et aléatoires [Gerashchenko & Steinberg, Europhys. Lett. (2005)].
Nous étudions analytiquement l’influence d’un écoulement sur la dynamique de relaxation d’un polymère isolé. Un ralentissement significatif de la dynamique apparaît au voisinage de la transition « enroulé/étiré ». Dans le cas d’un écoulement extensionnel, ce phénomène est lié à l’hystérésis de la conformation du polymère. Dans le cas d’un écoulement aléatoire, nous montrons qu’il n’y a pas d’hystérésis. Cependant, on observe encore une amplification du temps de relaxation vers la configuration d’équilibre en raison de la grande hétérogénéité des configurations du polymère. Dans les deux cas, le fait que la force de traînée dépende de la configuration du polymère joue un rôle fondamental. Ces considérations nous suggèrent de modifier les modèles continus de solutions diluées de polymères pour prendre en compte cet effet.
Les résultats mentionnés ci-dessus ont été obtenus par l’étude de l’équation de Fokker–Planck qui régit l’évolution de la densité de probabilité de l’extension du polymère, et ils ont été confirmés par des expériences de microfluidique (Gerashchenko & Steinberg, 2006) et des simulations numériques lagrangiennes.
Friday, December 15th, 11AM:
Maximum de pseudo-vraisemblance pour divers processus ponctuels de Gibbs.
J.-F. Coeurjolly (LABSAD, Grenoble)
Le sujet de cet exposé portera sur une étude de statistique inférentielle paramétrique pour estimer la fonction énergie d'un processus ponctuel de Gibbs. La méthode utilisée est une méthode particulièrement connue du domaine, il s'agit du maximum de la pseudo-vraisemblance alternative au maximum de vraisemblance nécessitant un coût de calcul énorme dû à la constante de normalisation. Sous des conditions particulières de la fonction énergie, nous obtenons des comportements asymptotiques classiques (à savoir consistance et normalité asymptotique) de nos estimateurs. Notre cadre de travail est relativement général de sorte qu'il inclut un bon nombre d'exemples classiques tel que les processus de type (multi-)Strauss, le modèle de Widow-Rowlinson mais également des exemples moins classiques tels que des processus ponctuels d'interaction de paires où l'interaction est mesurée non plus sur un graphe complet mais un graphe de Delaunay ou graphe des plus proches voisins.
Wenesday, December 13th, 10h30AM, Salle des Thèses:
=====================================
HABILITATION A DIRIGER DES RECHERCHES
=====================================
Croissance de fissures en fluage
Loïc Vanel
Monday, December 11th, 11AM:
Lois d'échelle inertielles en convection et magnétohydrodynamique turbulentes
François Rincon (Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics (DAMTP), University of Cambridge)
L'existence de lois d'échelle inertielles et la prédiction des exposants des fonctions de structure dans un écoulement turbulent est un problème bien connu en théorie de la turbulence. Il présente également un intérêt important dans le cadre de la compréhension détaillée de certains écoulements astrophysiques dont il est parfois possible de déterminer expérimentalement le spectre en énergie.
Les principaux résultats exacts connus concernent les fonctions de structure d'ordre 3, dont la forme est régie par l'équation de Kolmogorov-von Karman-Howarth pour le champ de vitesse et par l'équation de Yaglom pour un scalaire ou un champ magnétique. Des considérations essentiellement phénomenologiques et dimensionelles permettent également de formuler des prédictions pour la forme des spectres de certains écoulements, cependant la plupart des résultats sont obtenus en utilisant des hypothèses d'isotropie et d'homogénéité, qui sont violées dans bien des écoulements. L'influence des mécanismes de forçage de la turbulence ou des intéractions entre la dynamique et le champ magnétique sur les lois d'échelle sont également mal comprises.
Dans cet exposé, je presenterai pour commencer une dérivation d'équations de Kolmogorov et Yaglom généralisées prenant en compte le mécanisme de forçage de l'écoulement ainsi que les effets d'anisotropie et d'inhomogénéité. Je détaillerai ensuite comment ces équations sont satisfaites dans des expériences numériques de convection et de turbulence magnétohydrodynamique et discuterai des lois d'échelle susceptibles d'être observées dans ces types d'écoulement et des similarités avec d'autres types de turbulence. Finalement, je m'interesserai à l'influence des effets de l'anisotropie sur la détermination expérimentale et numérique des exposants des fonctions de structure et montrerai que celle-ci peut aboutir dans certaines conditions à des corrections du même ordre que des possibles corrections d'intermittence.
----------------------------------------------------------------------------
Inertial-range scaling laws in turbulent convection and magnetohydrodynamics
Predicting inertial-range scaling laws in turbulent flows is a well-known problem in turbulence theory. It is also important in order to understand the details of turbulent flows in astrophysical bodies, for which energy spectra and therefore spectral exponents can sometimes be computed from observations.
Available exact results regarding this problem are mainly for third-order structure functions, which shapes are governed by the Kolmogorov-von Karman- Howarth equation for the velocity field and by Yaglom equation for scalars and magnetic fields. Dimensional and phenomenological considerations also lead to predictions for spectral exponents, but most results are obtained under the assumptions of isotropy and inhomogeneity which are violated in many cases. The influence of forcing mechanisms and of the interactions between dynamics and magnetic fields on scaling laws is also not very well understood currently.
In this seminar, I will present generalized Kolmogorov and Yaglom equations that take simultaneously into account forcing, anisotropy and inhomogeneity. I will then focus on the way these exact equations are satisfied in numerical experiments on convection and turbulent MHD and will discuss inertial-range scalings laws in these types of flows and their similarities with other turbulent flows. I will finally investigate the influence of anisotropy on experimental and numerical determination of structure function exponents and will show that anisotropic effects lead to corrections to the exponents of the same magnitude as intermittency corrections under certain conditions.
Monday, December 4th, 11AM:
Stabilité et rugosité de la trajectoire d'une fissure dans un matériau hétérogène bidimensionnel
Mokhtar Adda-Bedia (Laboratoire de Physique Statistique, ENS, Paris)
Ce séminaire portera principalement sur une étude récente sur la stabilité de la trajectoire d'une fissure dans un matériau hétérogène bidimensionnel et sur la rugosité de la surface créée par ce processus irréversible. On présentera un modèle stochastique décrivant la propagation d'une fissure basé sur une description purement élastique et fragile du processus de fracture. Ce modèle reproduit bien les résultats de la stabilité de la propagation d'une fissure droite at permet l'étude de la rugosité des surfaces créées. On montre que dans une certaine limite, le problème devient exactement soluble et conduit à la prédiction théorique du spectre des puissances (power spectrum) des trajectoires de la fissure. Ce résultat offre une alternative à la description conventionnelle de ces spectres par des lois d'échelles qui a été largement utilisée pour l'analyse des données expérimentales.-[Article]-
Friday, November 24th, 10h30AM, Salle des Thèses:
===================SOUTENANCE DE THESE
===================
Etude expérimentale des ondes de gravité internes
en présence de topographie. Emission, propagation, réflexion.
[Agrandir la photo]
Louis Gostiaux
Nous présentons différents aspects de l'interaction des ondes internes avec les topographies. Notre but initial était d'étudier expérimentalement la réflexion critique des ondes internes. Nous nous sommes rendus compte au fur et à mesure de notre travail que les processus d'émission d'ondes internes, encore mal maîtrisés expérimentalement, nécessitaient également une étude approfondie.
Ceci nous a permis d'apporter de nouveaux résultats concernant l'émission d'ondes internes par les corps oscillants et de relier cette thématique au cadre plus général de l'émission d'ondes par les topographies dans un écoulement oscillant. La notion d'angle critique est alors fondamentale pour localiser les points d'émission, et nous avons proposé une paramétrisation possible de la marée interne issue de travaux plus généraux portant sur les corps oscillants.
Cette notion d'angle critique permet de faire le lien avec nos travaux menés sur la réflexion des ondes internes. Notre maîtrise des techniques d'émission nous a permis de mener des expériences inédites mettant en évidence le rôle important des non-linéarités lors de la réflexion. Nos premiers résultats encourageants sur la réflexion des ondes gravito-inertielles nous appellent à poursuivre nos travaux dans cette voie.
Monday, November 20th, 11AM:
Free
Friday, November 17th, 11AM:
Beyond the "roughness exponent" ...
Dynamics and Structure of crack fronts
S. Santucci ("Complex" UiO Oslo)
I will explain why we should, and in particular how we can, go beyond the simple calculation of a roughness exponent, when trying to characterize the structure and the dynamics of a crack front. First, I will show that a Gaussian statistics provides a complete statistical description of the morphology of crack surfaces in brittle materials.
And then, I will describe how we fully characterized the intermittent dynamics of an interfacial crack front.
Wenesday, November 15th, 11AM:
Predicting avalanches in self-organized critical scenarios
O. Ramos (Complex Group, Department of Physics, University of Oslo)
The earth crust, according to the concept of self-organized criticality (SOC), is in a continuous critical state, where a constant driving stress produces dissipative events -earthquakes- with non-characteristic size. When earthquake models were built up following this scheme, they kept the idea of non predictability, held by the original model of SOC: the Bak, Tang and Wiesenfeld (BTW) model. That suggests that earthquakes are inherently unpredictable. Nevertheless, we have found in simulations and experiments with SOC character, clear signs of both long and short term prediction. The simulations consist of a more realistic modification of the Olami-Feder-Christensen earthquake model where criticality and periodicity coexist together. The structure of the lattice shows a variety of changes preceding a large avalanche; even in the most realistic scenario: When dynamics disorder breaks the periodicity but the avalanche size distributions remain following power laws. The experiment shows a clear power law behaviour for almost three decades in the avalanche size distribution of moving grains in a "sandpile" setup. There is no correlation between the avalanches, but the waiting time decays exponentially for large and very large avalanches, suggesting long term prediction. Approximately fifty steps before a large avalanche, the disorder of the pile, in average, increases continuously until the avalanche takes place. The results suggest that, in SOC scenarios, for slopes of the event size distributions larger than 1 in absolute value, large events are preceding by variations in the structure of the system that in principle can be monitored in order to predict those large events.
Monday, November 13th, 11AM:
Etude expérimentale d'un plasma électronégatif basse pression:
stabilité et structure électrique.
Monday, November 6th, 11AM:
Coexistence liquide-solide dans des émulsions sous cisaillement.
S. Manneville (Laboratoire de Physique, ENS-Lyon)
Monday, October 23rd, 11AM:
Drag reduction with polymers: theoretical and numerical results
Monday, October 16th, 11AM:
Dernières nouvelles de l'expérience "dynamo".
Jean-François Pinton (ENS-Lyon)
Un séminaire "informel" pour nous raconter les récentes observations faites sur la plateforme VKS, au CEA-Cadarache.
Monday, October 9th, 11AM:
Symétrie, topologie et défauts des phases lyotropes
P. Pieranski (Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris Sud)
Monday, October 2nd, 11AM:
Surface effects in non-linear distributed systems:
slow relaxation and spontanoeus emergence of localized coherent modes.
Francesco Piazza
As a general fact, spatially extended systems interact with the environment through their boundaries - for example when a flow of energy is established towards the exterior across the surface layers. When systems are characterized by sizeable surface surface fractions, as it is the case in the realm of meso-scopic or nano-scopic materials, this may lead to surprisingly complex relaxation behaviours, such as non-exponential decay of macroscopic observables. What is even more interesting, the interplay of non-linearity and inhomogeneity of coupling to the environment in a relaxation process turns out to be a powerful way to drive a system into a region of its phase space characterized by meta-stable, long-lived localized solutions.
The intereresting phenomenology begins with the simplest of all models, namely a system of beads connected by harmonic springs at equilibrium subjected to linear energy damping at its boundaries. I will review the rich analytical solution of this apparently trivial problem, showing how the system develops under those conditions an extended spectrum of relaxation rates causing the total energy to undergo a cross-over from an exponential to a power law, whose exponent depends on the spatial dimension.
In the second part of the talk, I will review the results of similar experiments performed on a selection of non-linear distributed systems, such as the 1D Fermi-Pasta-Ulam (FPU) chain and the 1D rotor chain. Although qualitatively different, edge relaxation in these systems inevitably results in the spontaneous formation of peculiar localized structures. These are meta-stable solutions of different nature that are practically decoupled from the boundaries, and thus display virtually infinite life-times. Furthermore, I will show how the spontaneous localization of energy can affect in a subtle way the transient time course of macroscopic observables, such as the total energy decay, before the pseudo-stationary state is attained.
In summary, besides the interest in its rich phenomenology per se, the process of edge cooling can thus be regarded as a natural way to direct a given system towards special regions of its phase space. These may be thought of as corresponding to low-complexity quasi-periodic orbits that are "typical" in a loose sense. To this concern, I will close by discussing an extremely interesting application of edge cooling suggested by some recent numerical results in a model of Bose-Einstein condensate trapped in a periodic optical lattice. Remarkably, such setting seems to offer the exciting possibility to experimentally control the realization of a single coherent quantum state trapped at a given site of the lattice.
Monday, September 18th, 11AM:
Faraday instability in complex fluids
Pierre Ballesta (CRPP, Bordeaux)
Since Faraday’s founding work in 1831, it is known that the surface of a vertically vibrated fluid layer undergoes the Faraday instability when the forcing acceleration is greater than some critical value. Surface waves appear at the surface and form geometrical patterns characterised by a critical wavelength. We focus on the behaviour in complex fluids to such a hydrodynamic instability. We show that a strong coupling between the instability and the fluid microstructure may occur depending on the complex fluid. In semi-dilute wormlike micelles solutions, this coupling gives rise to standing elastic waves. In dilute wormlike micelles solutions, a shear-thickening phenomenon may be induced by the surface waves. And in suspensions of rod-like colloids localised alignment takes place.
Il est connu depuis 1831 que les fluides vibrés verticalement sont sujets à l’instabilité de Faraday. Au-dessus d’une certaine accélération dite accélération critique, des ondes stationnaires apparaissent à la surface du fluide et forment un motif géométrique caractérisé par une longueur d’onde critique. Dans ce travail nous montrons que la microstructure d’un fluide complexe peut se coupler fortement à l’instabilité et induire différents types de comportements selon le fluide étudié. Dans des solutions semi diluées de micelles géantes, la forte viscosité du fluide engendre des ondes stationnaires dans la hauteur du fluide. Dans des solutions diluées de micelles géantes, le cisaillement engendré par les ondes de surface conduit à un changement de la microstructure se traduisant par un phénomène de rhéo-épaississement. Enfin, dans des suspensions de bâtonnets rigides, le couplage entre instabilité et microstructure induit un alignement localisé des bâtonnets.
Wenesday, September 13th, 11AM, Room 117:
Spatio-temporal route to chaos in the flow of soft matter.
Ajay Sood, Indian Institute of Science, Bangalore.
Tuesday, September 12th, 11AM, Room 117:
Giant number fluctuations in active nematics :
theory, simulation and experiment.
Sriram Ramaswamy, Indian Institute of Science, Bangalore.
Monday, September 11th, 11AM:
Electron transport in disordered nanowires
Michael Fogler (UCSD, San Diego)
One-dimensional electron systems attract much attention due to their potential applications in nanotechnology. New experiments show that a reliable modern theory of electron transport in such systems is still lacking and poses a vital scientific challenge. An example of a recent puzzle is the experimental observation of unusual algebraic dependences of conductivity on applied voltage and temperature that seem to be common for a broad variety of nanowires, nanotubes, and nanofibers. Motivated by these findings we consider a theoretical model of a one-dimensional wire with a finite density of strong random impurities. The conductivity of this system is governed by an interesting interplay of Coulomb interaction and disorder. Power-law dependences indeed emerge in a broad range of parameters. They are due to the statistics of rare events: dense clusters of multiple impurities that inhibit the transport no matter how the available transport mechanisms (thermal activation and quantum tunneling) are combined.
[Abstract]