EDP Sciences

  • Ce livre est le récit d'une aventure, celle de la théorie moderne de la gravitation, depuis ses premiers balbutiements de 1907, lorsqu'Einstein énonce sa version du principe d'équivalence, jusqu'aux premières images d'un trou noir en 2019. L'auteur évoque aussi bien les doutes, les impasses et même les erreurs des scientifiques que leurs exploits et leurs succès intellectuels et technologiques. Ces exploits ont permis, entre autres, de lever le voile sur les objets les plus monstrueux du cosmos, les trous noirs.

    Les scientifiques furent des aventuriers, qui n'ont pas hésité à emprunter des chemins extraordinairement périlleux afin de tester toutes les facettes de la théorie d'Einstein de la gravitation : depuis les voyages sous les Tropiques d'Eddington et ses collaborateurs pour observer l'éclipse de Soleil de 1919 à la construction de détecteurs d'ondes gravitationnelles, en passant par le réseau mondial de télescopes capable de faire l'image d'un trou noir.

    Dans un style concis et alerte, Ron Cowen nous fait vivre l'histoire de la relativité générale et de ses protagonistes, sans oublier les applications à la théorie du Big Bang et les pistes de recherches actuelles sur la gravitation quantique.

  • Les physiciens savent produire des gaz à quelques milliardièmes de degrés au-dessus du zéro absolu. Les méthodes de refroidissement s'appliquent non seulement aux atomes mais aussi aux ions et aux molécules. Ce domaine de recherche a été couronné deux fois par le prix Nobel.

    Il s'est extraordinairement enrichi depuis que l'on sait faire varier à volonté les interactions entre les particules et piéger celles-ci avec des pinces optiques ou dans des réseaux optiques à la géométrie ajustable. On édifie ainsi des cristaux artificiels formés d'atomes ou de molécules qui peuvent simuler la structure de la matière et élucider certaines de ses propriétés magnétiques, avec la perspective d'expliquer un jour la supraconductivité à haute température.

    Le phénomène d'intrication quantique est à la base de nouveaux dispositifs pour le stockage et la transmission de l'information quantique.

    Des progrès spectaculaires sont constamment enregistrés en métrologie. Ainsi des horloges à atomes ou à ions ultrafroids mesurent le temps à mieux qu'une seconde sur la durée de l'Univers. Des gravimètres et gyromètres industriels d'un type nouveau améliorent la sensibilité de la sismologie et la navigation dans l'espace.

    En outre, l'extrême précision des mesures permet de tester les lois fondamentales de la physique, par exemple l'électrodynamique quantique, l'invariance de Lorentz ou les éventuelles variations des constantes fondamentales. Le domaine des particules ultrafroides rejoint aujourd'hui ceux de la matière condensée, de la chimie et même de la cosmologie.

    Robin Kaiser est directeur de recherche CNRS à l'Institut de physique de Nice à l'université de la Côte d'Azur.

    Michèle Leduc est directrice de recherche CNRS émérite au Laboratoire Kastler-Brossel à l'École normale supérieure à Paris.

    Hélène Perrin est directrice de recherche au Laboratoire de physique des lasers à l'université Sorbonne Paris Nord.

  • Ce livre est une invitation à découvrir le lien profond qui unit la relativité générale (la théorie de la gravitation d'Einstein) et la géométrie différentielle, branche de la géométrie issue de la découverte des géométries non-euclidiennes par Gauss et Riemann au XIXe siècle.

    En abordant la relativité par ses aspects géométriques, ce livre montre que les phénomènes surprenants de la relativité, tels que le paradoxe des jumeaux, les boucles temporelles, les trous noirs, les trous de ver, ne sont que des conséquences de la géométrie de l'espace-temps.

    Le livre explore également la fascinante relation entre les mathématiques et la physique à travers une des théories les plus passionnantes de notre siècle, la relativité générale, sujet particulièrement d'actualité depuis les récentes observations des ondes gravitationnelles et les observations de plus en plus directes des trous noirs. Il montre ainsi que les mathématiques, loin d'être simplement un « outil », sont une des sources d'inspiration les plus fécondes des physiciens théoriciens.

    Ce livre offrira une introduction plaisante aux mathématiques de la relativité, autant à l'étudiant en sciences qu'au lecteur curieux et motivé par les découvertes scientifiques les plus fascinantes de notre époque.

  • Comprendre l'évolution climatique de la Terre et des autres planètes est un enjeu majeur. La Terre est la seule planète du Système solaire dont les conditions tempérées autorisent aujourd'hui la présence d'eau liquide à sa surface, eau qui paraît nécessaire à une vie évoluée. Ses soeurs, Vénus et Mars, sont extrêmement différentes. Pourquoi ces trois planètes, nées dans des conditions assez comparables, ont-elles évolué vers les conditions que nous observons aujourd'hui ? Mettre en évidence les facteurs, physiques ou chimiques qui sont à l'origine de ces évolutions si divergentes est une première étape à franchir pour mieux comprendre comment la vie a pu apparaître sur la Terre et s'y développer.
    Cette interrogation prend une nouvelle dimension avec la découverte de milliers de planètes extrasolaires, les exoplanètes, dont certaines pourraient ressembler à la Terre. Peuvent-elles abriter la vie ? Avec leur découverte, la question « Sommes-nous seuls dans l'Univers ? », vieille comme l'humanité, ne se cantonne plus à notre Système solaire, mais voit le champ des possibilités s'ouvrir à l'infini. Nous avons aujourd'hui les moyens d'aborder le problème sous un angle scientifique et pas seulement philosophique, comme c'était le cas dans le passé. Dans cette perspective, il est plus que jamais nécessaire de comprendre l'évolution des planètes et de mieux cerner les facteurs qui permettent l'émergence et le développement de la vie : c'est un des buts de ce livre.
    L'engouement du public pour le sujet se traduit parfois par des annonces sensationnelles et prématurées. Le livre rappelle qu'il reste un long chemin à parcourir avant que l'on parvienne à détecter la vie sur une exoplanète ; en conclusion, il trace aussi les pistes d'une future exploration des exoplanètes habitables.

    Thérèse Encrenaz est spécialiste de l'étude des atmosphères planétaires. Elle a dirigé le département de Recherche Spatiale de l'Observatoire de Paris, puis a été vice-présidente du Conseil Scientifique de l'Observatoire. Elle est l'auteur de nombreux livres de vulgarisation.
    James Lequeux a dirigé la Station de radioastronomie de Nançay et l'Observatoire de Marseille, et a été pendant quinze ans rédacteur en chef de la revue européenne Astronomy & Astrophysics. Il a écrit de nombreux ouvrages d'histoire des sciences et de vulgarisation.
    Fabienne Casoli est astronome à l'Observatoire de Paris. Elle a été directrice adjointe de l'Institut National des Sciences de l'Univers du CNRS, directrice de l'Institut d'Astrophysique Spatiale à Orsay, et directrice-adjointe du Centre National d'Études Spatiales (CNES). Elle s'intéresse maintenant à la radioastronomie aux très grandes fréquences et aux projets NenuFAR et SKA (Square Kilometer Array).

  • Le concept de symétrie est présent dans de nombreux domaines. Ses applications vont des mathématiques aux sciences expérimentales, en passant par l'architecture. Cependant, ainsi que l'a établi la physique du xxe siècle, la symétrie, qui joue un rôle fondamental dans notre compréhension de la Nature, est parfois violée de façon énigmatique. Ce livre met à la portée du grand public les découvertes extraordinaires qui découlent de la juxtaposition de la symétrie et de l'asymétrie dans la physique contemporaine.
    L'auteur retrace la passionnante histoire des physiciens qui, suivant la voie ouverte par Einstein au début du xxe siècle, se sont efforcés de révéler la beauté et la simplicité du monde qui nous entoure. Ce livre, où le respect pour l'oeuvre d'Einstein se nuance d'une touche de fantaisie, décrit l'itinéraire et les succès impressionnants de la physique du xxe et des débuts du xxie siècles.

  • La mécanique quantique a la réputation d'une théorie difficile d'accès et qui plus est « étrange » : « Personne ne comprend la mécanique quantique » écrivait en 1965 le prix Nobel de physique Richard Feynman.
    Les travaux de John Bell, les expériences menées à la fin du siècle dernier et au début de ce siècle, ainsi que les développements de l'information et de l'ordinateur quantiques, ont permis de mieux cerner le caractère étrange du monde quantique. Nous avons compris que la mécanique quantique pourrait être davantage une théorie de l'information qu'une théorie traitant d'ondes et de particules microscopiques.
    En évitant de tomber dans le piège d'analogies souvent trompeuses, Philip Ball expose les principes de base de la théorie quantique et en décrit les principales interprétations : Copenhague, multimondes, etc. Il montre ce que la théorie quantique nous révèle du fonctionnement intime de la nature. Nous sommes induits en erreur par notre expérience quotidienne et l'étrangeté réside dans notre compréhension, pas dans la nature elle-même.
    Ce livre, accessible à un large public, séduira le lecteur désireux de comprendre en profondeur la science contemporaine et d'accéder à ses développements les plus récents. « Intense, profond et extrêmement bien documenté, ce livre est celui que l'on doit lire si l'on veut acquérir une vision contemporaine et globale du monde quantique tel que nous le connaissons aujourd'hui », écrit la revue de la Société de physique britannique Physics World, qui lui a décerné son prix du livre de vulgarisation scientifique parmi une quarantaine de titres parus au cours de l'année 2018.

  • La cryptologie rassemble les techniques destinées à dissimuler le sens d'un message à toute personne autre que son destinataire. Elle est restée longtemps confinée aux milieux militaires et diplomatiques. Aujourd'hui, avec la généralisation des technologies numériques, elle est omniprésente dans notre vie quotidienne.
    La présentation de Philippe Guillot s'appuie sur l'histoire de cette discipline, depuis l'Antiquité jusqu'aux développements les plus récents. Son utilisation va aujourd'hui au-delà du seul chiffrement des messages, elle inclut la signature numérique et tous les services qui contribuent à protéger nos informations. L'auteur expose les opérations cryptographiques qui sous-tendent nombre de nos gestes quotidiens comme le paiement sécurisé en ligne, le retraitd'espèces aux distributeurs de billets ou les appels sur les téléphones portables.
    L'ouvrage développe aussi la cryptanalyse, qui se place du point de vue d'un adversaire cherchant à faire sauter les protections mises en place. Les attaques portent sur l'aspect logique et mathématique du procédé, mais aussi sur des mesures physiques effectuées sur le dispositif qui réalise la protection. Un chapitre expose les développements récents d'une théorie cryptologique dont l'objectif est de valider la sécurité des procédés utilisés. Enfin,un dernier chapitre présente les perspectives offertes par la physique quantique qui propose de nouveaux calculateurs permettant, s'ils voyaient le jour, de casser les codes classiques les plus courants, et fournit, en contrepartie, un procédé d'échange de secret en principe inviolable.

  • Notre vie quotidienne est, depuis une trentaine d'années, bouleversée par une révolution technologique qui s'appuie sur des objets comme le transistor ou le laser. Cela n'aurait guère été possible sans l'apport de la physique quantique. Dans un ouvrage qui se veut ouvert à tout public cultivé et pas nécessairement scientifique, l'auteur se propose de donner les clés pour comprendre le fonctionnement d'objets emblématiques créés par l'ingénierie quantique comme les diodes laser ou les horloges atomiques, ainsi que les enjeux de recherches récentes par exemple sur les atomes froids ou les condensats de Bose-Einstein tout en évitant un certain formalisme mathématique élaboré. Il explore en profondeur les principes de ce qu'Alain Aspect a baptisé la « seconde révolution quantique » fondée sur le concept d'intrication, en traitant aussi bien de questions fondamentales comme la non-localité que des développements récents de la cryptographie et du calcul quantiques. Enfin il donne dans les deux derniers chapitres une discussion actualisée des problèmes posés par les fondements de la théorie quantique.

  • Au cours de son histoire, notre planète a connu des conditions climatiques très diverses. Comment fonctionne la machine climatique ? Qu'est-ce que le climat global ? Pourquoi et comment a-t-il changé au cours des temps géologiques ? Comment se situe le changement climatique en cours dans ce contexte géologique et historique ? Le réchauffement en cours est marqué par des phases d'accélération et de ralentissement, et des amplitudes différentes selon les régions. Comment faire la part des facteurs naturels et des activités humaines dans ce réchauffement récent ? À quels risques climatiques serons-nous amenés à faire face, pour les prochaines décennies, et les prochains siècles ?

    Les sciences du climat ont construit des méthodes d'observation, d'analyse, de modélisation et de reconstitution des climats passés qui permettent de répondre à ces questions. Cet ouvrage, clair et précis, présente ainsi les acteurs du climat, leurs interactions, leurs échanges avec toutes les composantes de l'environnement terrestre, cet environnement qui est à la fois conditionné par le climat et affecte son évolution. Il en résulte un système qui génère sa propre variabilité, et peut produire des variations abruptes, comme en témoignent les climats passés. C'est également un système qui va réagir à des perturbations, qu'elles soient naturelles ou liées à l'influence humaine, avec des mécanismes complexes de rétroactions. La modélisation du climat est donc centrale pour décrypter les causes des changements récents ou passés, et pour anticiper les futurs possibles.

  • En 1905, la relativité restreinte bouleverse nos conceptions de l'espace et du temps : il n'existe pas de temps universel, et une conséquence spectaculaire est le paradoxe des jumeaux vérifié quotidiennement par le système GPS. Dix années après la relativité restreinte, la relativité générale interprète la gravitation comme une propriété géométrique de l'espace-temps. Il n'existe plus d'espace absolu où l'on pourrait disposer étoiles et galaxies et l'espace-temps est déformé au voisinage d'objets astrophysiques compacts. Dans un environnement de gravité forte, le temps diffère radicalement du temps usuel et la lumière peut faire du surplace ou même se retrouver piégée.
    Ce livre expose les concepts fondamentaux introduits par Einstein et il les confronte aux expériences les plus récentes en physique des particules élémentaires et en astrophysique. Le lecteur découvrira comment la relativité décrit ces objets étranges et fascinants que sont les étoiles à neutrons, les trous noirs ou les ondes gravitationnelles, et comment elle rend compte de l'histoire de l'Univers.
    Extrait de la préface de Thibault Damour : « ...l'exposé des théories est fait d'une façon très vivante, et en prise avec l'univers conceptuel et technologique dans lequel nous baignons tous aujourd'hui. »

  • Depuis l'Antiquité, la nature du temps a fasciné nombre de grands penseurs. Cet ouvrage expose ce que la physique est capable de dire aujourd'hui sur le sujet. La mesure du temps, ou plus exactement celle d'une durée, se fait grâce à des horloges atomiques dont l'exactitude peut atteindre une seconde sur plusieurs milliards d'années. Nous décrivons la façon dont s'effectue le transfert du temps qui permet la synchronisation d'horloges en différents points de la Terre ou de l'espace au milliardième de seconde près, ou même mieux. Les relativités, restreinte et générale, ont bouleversé notre conception du temps et ont un impact considérable sur certains problèmes de la vie quotidienne comme l'utilisation du GPS. On abandonne l'idée d'un temps absolu, le temps devient multiple et insaisissable, et peutêtre même une illusion. Enfin la flèche du temps, ou l'irréversibilité, implique que les phénomènes physiques se déroulent toujours dans un sens déterminé, en relation avec la croissance de l'entropie. Cependant il est possible dans certaines conditions d'échapper à cette contrainte et de construire un tempsréversible grâce aux miroirs à retournement temporel, dont nous décrivons les nombreuses applications pratiques.

  • Dans un monde où les guerres intergalactiques ont fait irruption sur les écrans, on peine à imaginer que la découverte des galaxies remonte à moins d'un siècle. En réalité, ce fut l'une des étapes clés de l'astrophysique dans la première moitié du XXe siècle, aux côtés de la révélation de l'expansion de l'Univers et de la compréhension de la source de l'énergie des étoiles.

    La deuxième moitié du siècle a vu la découverte inattendue d'objets fantastiques et d'événements extrêmes dans l'Univers : étoiles à neutrons, trous noirs, radiogalaxies, quasars, explosions d'étoiles... La cosmologie moderne s'est simultanément mise en place avec le modèle du Big Bang, pour aboutir à une détermination étonnamment précise des paramètres de l'Univers.

    L'auteur se propose de raconter l'aventure de l'astronomie du XXe siècle et comment elle a changé notre vision du Cosmos. En dressant le bilan actuel de cette entreprise et soulignant les questions fondamentales qui subsistent, il met en perspective les progrès récents à l'aube du nouveau millénaire : accélération de l'expansion de l'Univers et énergie sombre, matière noire, exoplanètes, fusion de trous noirs et ondes gravitationnelles, pour ne citer que les plus spectaculaires. L'ouvrage offre ainsi une synthèse des connaissances les plus actuelles et de l'état de l'astrophysique, sous une forme concise et accessible, attrayante mais précise, abondamment illustrée de très belles images fournies par les instruments les plus récents.

    Alain Omont se trouve au coeur de cette aventure au sein de nombreuses collaborations internationales autour des grands instruments de l'astronomie au sol et dans l'espace. Il a été le premier directeur de l'Observatoire de Grenoble, puis directeur de l'Institut d'Astrophysique de Paris (Sorbonne Université-CNRS) où il est aujourd'hui Directeur de recherche émérite CNRS.

  • Pourquoi les « particules élémentaires » qui forment toute la matière ont-elles une masse ? Étrange question qui semble être en contradiction avec toute notre intuition physique.

    Dans ce livre, nous montrons d'abord que la réponse à cette question est tout sauf évidente et ensuite que la clé peut se trouver dans la découverte récente d'une nouvelle particule à l'accélérateur géant LHC (Large Hadron Collider) situé au CERN, près de Genève.

    Nous proposons au lecteur une promenade guidée qui l'emmènera des confins de l'Univers pendant les premières fractions de seconde après le Big Bang, aux plus petits constituants de la matière tels que nous les apercevons dans nos laboratoires. Notre guide sera un principe profond de symétrie qui, de façon surprenante, semble déterminer la structure du monde.

  • Des physiciens non spécialistes de l'électronucléaire clarifient les fondements physiques et les enjeux techniques du nucléaire. Ils détaillent toutes les étapes depuis l'amont jusqu'à l'aval du cycle du combustible nucléaire et présentent les différentes solutions envisageables.

  • On sait depuis longtemps que les étoiles sont des astres semblables au Soleil ; mais ce n'est qu'en 1810 que l'on a vu qu'elles sont faites de gaz incandescent. À partir de 1860, on a déterminé progressivement la composition chimique de ce gaz. Vers 1940, on a enfin compris que l'énergie des étoiles était thermonucléaire, et su comment elles la rayonnaient. Quant à leur évolution, elle a fait depuis cette époque l'objet d'une quête progressive que l'on peut considérer comme à peu près terminée. Enfin, ce n'est que tout récemment que l'on a commencé à comprendre comment les étoiles se forment à partir de la matière interstellaire et comment a lieu la mort violente des étoiles massives. Les étoiles doubles serrées sont le siège de phénomènes extraordinaires que l'on n'a pas fini d'explorer.

    Le présent ouvrage fait le point sur tous ces aspects, tandis que l'impact de l'évolution des étoiles sur celle des galaxies est également abordé. Les observations les plus intéressantes sont rappelées, illustrées par des images souvent spectaculaires, tandis que la théorie est expliquée de façon simple, sans cependant éviter quelques développements mathématiques et physiques lorsqu'ils sont indispensables à une compréhension réelle des phénomènes. Ainsi, sans être un traité pour spécialistes, ce livre sera lu avec profit par les personnes qui possèdent des bases scientifiques du niveau de la licence, et qui veulent s'initier en profondeur au monde fascinant des étoiles.

  • En 2006, l'Union Astronomique Internationale a décidé de retirer à Pluton son statut de planète. Malgré tout ce qu'on pourrait penser, la réponse à qu'est-ce qu'une planète ? n'est ni évidente, ni ne va de soi. Cette définition a beaucoup évolé au cours des siècles tout comme le nombre de ses astres qui composent nos galaxies.

    La découverte récente de plusieurs centaines d' « exoplanètes » autour d'étoiles de notre galaxie proches du Soleil ouvre une dimension supplémentaire et spectaculaire à la recherche en astrophysique. Nous savons actuellement très peu de choses sur la nature physique des exoplanètes. En revanche, nos connaissances sur les planètes du système solaire se sont accumulées au cours des dernières décennies, notamment grâce à leur exploration spatiale.

    Ce livre scientifique très abordable se propose d'abord de caractériser ces dernières, à la fois dans leur globalité et dans leur spécificité. Il utilise ensuite ces connaissances pour tenter d'imaginer la nature des exoplanètes à partir des quelques paramètres dont nous disposons. Avec en tête la question d'une éventuelle vie extraterrestre : celle-ci pourrait-elle exister ou avoir existé dans le système solaire ou au-delà ?

  • Plus de 3600 planètes autour d'étoiles proches ! Qui aurait pu imaginer cette extraordinaire moisson il y a seulement vingt ans ? La grande majorité des étoiles est entourée de planètes, dont il doit y avoir plus de cent milliards dans notre Galaxie. Le Système solaire n'est donc plus un cas isolé, bien qu'il soit différent de la plupart des systèmes extérieurs que nous connaissons aujourd'hui. Comprendre la nature des exoplanètes et de leur atmosphère et savoir comment se sont formés et ont évolué des systèmes planétaires aussi divers sont autant de challenges auxquels travaillent des centaines de chercheurs dans le monde. Et puis, certaines de ces planètes abritent peut-être la vie. Nous n'avons pas encore de réponse à cette question, mais les nouveaux moyens d'observation dont disposent et disposeront bientôt les astronomes sont si puissants qu'ils devraient permettre d'en obtenir des éléments dans quelques décennies, et peut-être même dans quelques années si nous avons de la chance.
    Faire le point sur un sujet aussi mouvant et aussi complexe est un défi que nous avons tenté de relever. Il nous a en effet paru utile de donner dans ce livre les bases nécessaires pour comprendre des travaux actuels sur les exoplanètes, qui sont si nombreux et si divers qu'il est facile de s'y perdre.

  • Qu'est-ce que le temps ? L'écoulement du temps est-il une illusion ? Le temps a-t-il une flèche ? Peut-on voyager dans le temps ? Est-ce que le libre arbitre existe ou bien le futur est-il prédéterminé ? En s'appuyant sur les résultats les plus récents des neurosciences, ce livre expose comment on peut tenter de répondre aujourd'hui à ces questions.
    Le cerveau humain est un organe complexe qui ne se contente pas de percevoir le temps, il le construit. Il fabrique notre sens de la chronologie et c'est aussi une machine à explorer le temps qui nous permet de simuler les événements passés et futurs, une faculté qui a joué un rôle déterminant dans l'évolution de l'humanité.
    L'ouvrage combine neurosciences, physique et philosophie. La première partie décrit les différents types d'horloges biologiques qui permettent au cerveau de percevoir le temps. La deuxième partie est consacrée à la nature du temps et à la manière dont la physique en rend compte, en particulier dans le cadre des relativités d'Einstein. Le livre se conclut en développant les aspects psychologiques de la perception du temps et la façon dont la conscience fait le lien entre le passé et l'avenir.

    Dean Buonomano est professeur de neurobiologie et de psychologie à l'Université de Californie à Los Angeles. Il mène une activité de recherche de pointe comme théoricien des neurosciences du temps. Il a écrit un livre de vulgarisation « Brain Bugs » (Les dysfonctionnements du cerveau).
    Michel Le Bellac est professeur émérite de physique à l'Université de Nice. Il a écrit de nombreux livres de physique et il est co-auteur dans cette collection de « Le temps : mesurable, réversible, insaisissable ».

  • C'est une aventure singulière initiée dans les années 1950. Une communauté scientifique internationale, soutenue par les pouvoirs publics des nations les plus riches, s'est fixée pour objectif de réaliser la fusion d'éléments légers afin de contribuer à la production d'électricité. Quand ? Comment ? À quel prix ? Autant de questions aux réponses incertaines.

    Les bases physiques de la fusion nucléaire sont connues depuis longtemps. Elles ont conduit à de vastes programmes lancés vers 1970 dans deux directions : les tokamaks pour le confinement magnétique et les lasers multifaisceaux pour le confinement inertiel. Jusqu'aux étapes clés actuelles que sont ITER et les lasers mégajoule, les avancées ont été spectaculaires mais insuffisantes. Après plus d'un demi-siècle de recherches et de développement, la preuve n'est toujours pas apportée d'une énergie de fusion supérieure à l'énergie investie dans le fonctionnement du dispositif. Il faudra encore de longs délais avant d'envisager une exploitation industrielle, un autre demi-siècle peut-être ?

    Si d'autres recherches se poursuivent en marge, notamment sur les systèmes hybrides fusion-fission, le réacteur à fusion tel qu'on l'imagine en 2011 se situe dans le prolongement des deux grandes filières que sont les tokamaks et la voie inertielle par laser.

    L'avenir n'est pas écrit. La seule certitude est que si l'on parvient à maîtriser la fusion thermonucléaire, l'humanité disposera d'une ressource très abondante pour satisfaire sa demande d'énergie électrique, sans émission de gaz à effet de serre et avec une radioactivité posant moins de problèmes que celle de l'énergie de fission.

  • Physique et biologie : de la molécule au vivant, décrit certaines avancées marquantes des recherches menées à l'interface entre la physique et la biologie. Sont présentés des outils de la physique et les avancées qu'ils ont rendues possibles dans la compréhension du fonctionnement du cerveau, de la mobilité des cellules ou des moteurs moléculaires. Est également abordée la physique du système auditif, qui permet de comprendre ses performances remarquables, et celle qui sous-tend les stratégies de recherche de cibles en biologie.

  • Que sont la physique des particules élémentaires, le LHC, et le boson de Higgs ? Ce livre présente le monde des quarks, des leptons et de leurs interactions, régies par des symétries fondamentales de la nature, ainsi que le lien entre ce monde de l'infiniment petit et celui de l'infiniment grand. Cette rencontre entre la physique des particules élémentaires et l'évolution de la matière dans les premiers instants de l'Univers qui ont suivi le big bang est l'un des plus beaux acquis de la science de ces cinquante dernières années.

    L'ouvrage s'ouvre sur une description du cadre théorique, le modèle standard, élaboré à partir des années 1960, dont il présente à la fois les grands succès expérimentaux, mais également les faiblesses et les insuffisances. Il décrit ensuite la passionnante histoire du grand collisionneur de hadrons du CERN, le LHC, le plus grand projet purement scientifique jamais réalisé. Il détaille la conception et la construction des détecteurs, en particulier ATLAS et CMS, d'une taille et d'une complexité sans précédent. Le lecteur est également invité à découvrir les principaux résultats obtenus à l'issue de la première phase de fonctionnement du LHC, dont le point d'orgue a été la découverte du boson de Higgs en 2012, couronné par le prix Nobel de physique en 2013. Ces succès ont sans conteste consacré le CERN comme le centre intellectuel et technologique de ce domaine de la science.

    Quelle pourrait être la suite des études au LHC pour les deux décennies à venir ? Quels sont les projets actuellement envisagés pour prendre le relais de ces recherches ? Autant de questions sur l'avenir de cette discipline auxquelles le dernier chapitre fournit des éléments de réponse.

    Les auteurs sont des chercheurs du CNRS, du CEA ou du CERN pleinement engagés dans la recherche au LHC, certains depuis le début du projet : Daniel Denegri dans l'expérience CMS, Claude Guyot, Andreas Hoecker et Lydia Roos dans l'expérience ATLAS. Ils donnent une description et une vision directes, de l'intérieur, de cette formidable épopée scientifique et humaine.

  • Le laser n'a pas fini de nous étonner et nous sommes encore loin d'avoir épuisé toutes les possibilités que cette invention, qui a maintenant cinquante ans, offre à nous. En plus de performances qu'on peut qualifier de toujours plus extraordinaires, le champ des applications du laser ne cesse de grandir. Indispensables à notre vie quotidienne avec les lecteurs CD, DVD, Blu-Ray ou codes-barres irremplaçables dans l'industrie et les hôpitaux, ils permettent aussi des avancées spectaculaires de la recherche fondamentale : optique quantique, horloges ultra précises, lasers à atomes, tests de la relativité générale. Ce livre préfacé par Charles Townes, prix Nobel et inventeur du laser, a été écrit par les meilleurs spécialistes français du domaine. Après un bref rappel des principes, cet ouvrage offre un panorama des différents types de lasers, des plus petits aux plus puissants. Il effectue un vaste tour d'horizon de leurs applications et donne un aperçu des développements les plus récents. Fabien Bretenaker est directeur de recherche CNRS au laboratoire Aimé Cotton à Orsay et professeur chargé de cours à l'Ecole Polytechnique. Ses recherches concernent la physique des lasers, l'interaction matière-rayonnement, l'optique non-linéaire et le traitement optique des signaux radar.
    Nicolas Treps est maître de conférences à l'Université Pierre-et-Marie Curie à Paris, chercheur au laboratoire Kastler-Brossel. Ce livre a obtenu le prix Arnulf-Françon 2011 de la Société Française d'Optique. Ce prix récompense la réalisation de supports pédagogiques destinés à l'enseignement de l'Optique dans l'enseignement supérieur.

  • Doublement couronné par le prix Nobel en 1997 et en 2001, le domaine des atomes froids est né il y a une trentaine d'années et connaît aujourd'hui un fantastique développement où la physique du solide rejoint la physique atomique.

    Les atomes froids sont l'objet d'études très fondamentales pour la mécanique quantique et pour l'information quantique. Leurs applications commencent à intervenir dans notre quotidien, par exemple via les horloges à fontaines d'atomes froids utilisées pour le GPS, et dont l'exactitude est meilleure qu'une seconde sur 300 millions d'années.

    Cet ouvrage expose en termes simples comment l'interaction de faisceaux lasers avec un gaz permet de refroidir ce gaz jusqu'à des températures descendant à quelques millionièmes de degrés au-dessus du zéro absolu et de piéger un petit nuage de quelques milliards d'atomes lévitant dans le vide. Il retrace aussi la découverte de la condensation de Bose-Einstein, ce nouvel état de la matière dans lequel tous les atomes se comportent comme s'ils étaient un seul et dont on peut extraire des « lasers à atomes ».

    L'ouvrage est illustré de nombreux schémas et présente d'une façon didactique l'essentiel des méthodes utilisées pour produire et utiliser les atomes froids.

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