Physique statistique hors équilibre
G. Reinisch, J. Bec, U. Frisch

mercredi 1er décembre 2010 par Ponty Yannick

Un des points forts de l’équipe est son expertise dans l’utilisation d’outils de physique statistique et de physique non-linéaire pour s’attaquer à des questions fondamentales allant de la description des écoulements turbulents à celle des systèmes quantiques.

De telles techniques ont notamment permis d’expliquer le phénomène de bouchon (bottleneck) observé dans les simulations hypervisqueuses d’écoulements turbulents : l’utilisation d’une puissance élevée du laplacien revient asymptotiquement à une troncature de Galerkin ; cette dernière conduit à la thermalisation des modes Fourier proches de la troncature avec un spectre qui croît rapidement dans la zone du bouchon. Une autre avancée concerne la théorie du mécanisme dit d’Extended Self-Similarity (ESS) qui permet d’améliorer considérablement la précision dans la détermination d’exposants d’échelle pour les fonctions de structure d’écoulements turbulents à nombres de Reynolds modérément élevés : les corrections sous-dominantes infrarouges et ultraviolettes ont leurs coefficients fortement diminués en passant de la représentation standard (en terme de la séparation entre les points) à la représentation ESS (en terme de la fonction de structure d’ordre trois). Ce mécanisme a été découvert suite à des simulations "extrêmes" de l’équation de Burgers sur le Mesocentre ; précédemment on pensait qu’ESS ne marchait pas pour Burgers. Aussi, il est opportun de souligner ici que les travaux fondamentaux de l’équipe sur l’équation de Burgers ont conduit à la rédaction d’un article de revue publié dans Physics Report.

L’expertise de l’équipe en physique non-linéaire l’a amené à élaborer une nouvelle description différentielle d’un système quantique à N particules. Il s’agit du seul modèle non-linéaire pour un condensat de Bose-Einstein en rotation, électriquement neutre et confiné dans un potentiel parabolique. Cette approche rend parfaitement compte des résultats de toutes les expériences réalisées dans les trois laboratoires leaders mondiaux (ENS-Paris, JILA-Boulder et MIT). Des extensions de cette description ont conduit à l’étude de la métastabilité et de la quantification de l’action (ou phase) de tels gaz d’atomes froids confinés.