La SFP décerne chaque année des mentions aux prix de thèse Prix Daniel Guinier et Saint-Gobain (voir les lauréats de cette année), destinées à féliciter et encourager de jeunes physicien(ne)s ayant réalisé un remarquable travail de thèse.

Cette année deux jeunes chercheurs ont réalisé un travail remarquable...

Jean-Baptiste Fouvry a effectué sa thèse, intitulée " Secular evolution of self-gravitating systems over cosmic age ", à l'Institut d'Astrophysique de Paris, Université Pierre et Marie Curie / CNRS, sous la direction de Christophe Pichon. Il est actuellement en position postdoctorale aux Etats-Unis à l'Institute for Advanced Study, à Princeton (où il est "NASA Hubble Fellow").

La thèse de Jean-Baptiste Fouvry relève de l'astronomie galactique (physique et dynamique galactique) et a eu pour objectif l'étude et la description des processus diffusifs dans les systèmes autogravitants, tels que les galaxies (disques minces et disques épais) ou les amas stellaires.

Jean-Baptiste a élaboré des méthodes analytiques pour l'exploration de l'évolution séculaire de ces systèmes autogravitants, adoptant une démarche mathématique rigoureuse (qualifiée de tour de force mathématique par l'un de ses rapporteurs Simon White) pour complètement décrire (et de façon self-consistent) toute la physique sous-jacente à ses systèmes et à leur évolution, utilisant des prescriptions de physique des plasmas de Landau, Lenard et Balescu et des prescriptions de dynamique stellaire de Chandrasekhar et Toomre. 

Il a ainsi montré que l'équation de Balescu-Lenard (connue dans le domaine de la physique non-linéaire), pouvait être préférée à son approximation WKB, plus communément utilisée, pour calculer la réponse d'un disque à des perturbations et en suivre l'évolution sur de longues échelles de temps. Il a pris le soin de comparer ses prédictions ainsi obtenues à des simulations numériques (de Sellwood).

Dans le cas des disques épais (sujets au chauffage vertical), Jean-Baptiste a établi une théorie WKB en 3D (présentée comme une réelle avancée par rapport aux travaux de Toomre) lui permettant d'étudier par exemple la migration radiale des étoiles ou encore l'épaississement (sur une longue période de temps) d'une barre centrale. La machinerie mathématique ainsi développée dans cette thèse semble aussi très à même de trouver d'autres applications (noyaux de galaxies autour de trous noirs super-massifs, disques circumstellaires).

L'originalité de cette thèse réside donc en une démarche mathématique rigoureuse ayant livré une quantité impressionnante de résultats nouveaux et de très grande portée pour la physique et la dynamique galactique, dont une avancée majeure sur un problème vieux de 30 ans enfin résolu : l'effet à long terme de l'amplification des vagues spirales sur la structure d'un disque galactique. C'est donc avec un grand enthousiasme que la Société Française de Physique décerne à Jean-Baptiste Fouvry une mention pour le Prix Daniel Guinier 2016.

Le lien vers sa thèse :  http://www.theses.fr/2016PA066356

 

Francis Berthias a effectué sa thèse, intitulée "Thermalisation dans une nanogoutte d'eau", à  l'Institut de Physique Nucléaire de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1 / CNRS, sous la direction de Michel Farizon.

Sa thèse porte sur la thermalisation de l'eau dans un système de dimension nanométrique, en utilisant des techniques expérimentales de spectrométrie de masse et d'imagerie couramment développées dans les laboratoires de l'INP3. En effet, cette recherche a été effectuée auprès d'un dispositif très original (DIAM), unique en Europe, qui a été construit à l’IPNL pour l’irradiation de nanosystèmes biomoléculaires. Il permet d’exciter des agrégats d’eau « protonés », préalablement sélectionnés en masse, par collisions avec des atomes de gaz rares à des énergies à des énergies comprises entre 2 et 10 keV. Il en résulte alors la mesure de la quantité de molécules d’eau évaporées de l’agrégat suite à cette excitation collisionnelle.

L’originalité et la puissance d’analyse du dispositif expérimental de Francis résident dans l’utilisation conjointe de plusieurs techniques portées ici au sommet de l’état de l’art : d’une part, les particules sont détectées en coïncidence par la méthode nommée COINTOF (COrrelated Ion and Neutral Time- Of-Flight) qui permet d’affecter à une collision donnée toutes les molécules détectées, aussi bien neutres que chargées ; d’autre part, la double résolution à la fois spatiale et temporelle (par la technique VMI- Velocity Map Imaging) des fragments détectés permet la caractérisation de leur masse et de la distribution de vitesse d’éjection des fragments.

 

Associées à des simulations numériques, ces données expérimentales particulièrement précises et complètes ont permis à Francis Berthias d’accéder à des résultats inédits. Un résultat marquant de ce travail est la mise en évidence, expérimentalement robuste et bien étayée de façon quantitative par des simulations numériques, de deux processus de relaxation se produisant sur des échelles de temps différentes : d’une part, une évaporation post-collisionnelle rapide (« non ergodique ») des fragments moléculaires, d’autre part une évaporation thermique (« ergodique ») qui se produit après redistribution statistique de l’énergie de collision dans les degrés de liberté internes de l’agrégat.  Les résultats sur les mécanismes de relaxation dans les nano-gouttelettes d’eau sont fondamentaux et sont en effet importants car ils concernent de vastes pans de la physique jusqu’à la biochimie.

Ces processus sont bien entendu pertinents en sciences de l’environnement (réponse des atmosphères au rayonnement et aux interactions avec les particules énergétiques) et en sciences de la vie (rôle de la liaison hydrogène comme médiateur des excitations). C'est donc pour son travail tout à fait exceptionnel et pour la quantité impressionnante de résultats nouveaux de très grande portée que la Société Française de Physique a décidé de décerner la mention au Prix Saint-Gobain 2016 à Francis Berthias.

Sa thèse :  http://www.theses.fr/2016LYSE1164

 

Lauréats 2016 

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