Univesité Pierre et Marie CURIE COLLOQUIUM 2013http://video.upmc.fr//differe.php?collec=S_C_colloquium2013Le colloquium Pierre et Marie Curie présente des exposés consacrés à la physique contemporaine et aux disciplines connexes. Ces exposés sont destinés à tous les étudiants et à tous les enseignants et chercheurs mais plus particulièrement aux étudiants de master et aux étudiants en thèse. Les exposés ont lieu soit en français soit en anglais.http://vodcast.upmc.fr/images/R13_colloquium.jpgCOLLOQUIUM 2013http://video.upmc.fr//differe.php?collec=S_C_colloquium2013Active processes in cells and tissueshttp://video.upmc.fr//differe.php?collec=S_C_colloquium2013&video=8Living cells are extraordinarily dynamic and have the ability to generate movements and forces. This is particularly striking in the case of swimming microorganisms or the process of cell division. A key example for force generating processes in cells is the operation of molecular motors that interact with filaments of the cytoskeleton. In the cell, cytoskeletal networks form gel-like materials with unconventional active material properties that are the consequence of the action of such motors. Active cellular processes have also interesting effects on larger scales. Tissues are collections of many cells which can also be considered as active media. Active processes in tissues result e.g. from cellular dynamics, cellular force generation and cell division. These processes introduce mechanical stresses and permit active rearrangements and flows in tissues. I will discuss theoretical approaches that capture general principles that govern the dynamics of active media such as the cytoskeleton or tissues. In biological systems, active processes are regulated by cellular signaling systems. Such coupling of active mechanical and chemical processes, including feedbacks that influence chemical cues via flow patterns leads to novel and original mechanisms of Pattern formation in biology.Thu, 27 Feb 2014 09:51:44 +0100S_C_colloquium2013_8Poincaré et le problème de la forme de l’espacehttp://video.upmc.fr//differe.php?collec=S_C_colloquium2013&video=7Un classique des récits de science-fiction nous représente emprisonnés dans une pièce enchantée : vous essayez de vous échapper par une porte mais, comme vous sortez par la porte, vous rentrez par la fenêtre ! Est-ce si étrange ? On verra plusieurs exemples d'espaces tridimensionnels de cette nature, tous tirés d'un long article et de ses cinq compléments publiés par Henri Poincaré entre 1895 et 1905. En étudiant ces exemples on sera naturellement amené à discuter du groupe de Poincaré, de la conjecture de Poincaré et plus généralement à parler de «topologie algébrique». Cette branche de la mathématique est une création de Poincaré --- il l'appelait « Analysis Situs ». Son objet d'étude est la forme des espaces indépendamment de leur géométrie. Les concepts tirés de la topologie algébrique ont bouleversés tout le 20ème siècle mathématiques et continuent de jouer un rôle fondamental dans la recherche moderne notamment en physique mathématique. <br /> On décrira quelques uns de ces concepts sur des exemples jusqu'à s'interroger : l’univers est-il une pièce enchantée ? et si oui comment cette pièce est-elle agencée ?Thu, 23 Jan 2014 13:55:38 +0100S_C_colloquium2013_7Time reversal symmetry in opticshttp://video.upmc.fr//differe.php?collec=S_C_colloquium2013&video=6The presentation will start with an introduction to the general recipe for achieving optimum coupling of light to resonant optical material systems, such as Fabry Perot resonators, super- and sub-wavelength antenna structures. The extreme case for the latter is a single atom, which will be treated in detail. This coupling between light and a single atom is probably the most fundamental process in quantum optics. The best strategy for efficiently coupling light to a single atom in free space depends on the goal. If the goal is to maximally attenuate a laser beam, narrow-band on-resonance laser radiation is required as well as a wave front approaching the atom from a 2π solid angle. If, on the other hand, the goal is to fully absorb the light bringing the atom to the excited state with unit success probability one will have to provide a single photon designed to represent the time reversed wave packet which the atom would emit in a spontaneous emission process. Among other conditions this requires the single photon wave packet impinging from the full 4π solid angle and having the correct temporal shape. Any deviation from the perfect shape will reduce the efficiency. The state of the art is reviewed and the experimental progress is discussed. If the interaction is strong enough it will allow for building a few photon quantum gate without a cavity, with possible applications in quantum information processing such as a quantum repeater.Mon, 06 Jan 2014 16:35:17 +0100S_C_colloquium2013_6Le photon d’Einstein et l’atome de Bohr revisités par l’électrodynamique quantique en cavitéhttp://video.upmc.fr//differe.php?collec=S_C_colloquium2013&video=5Le modèle de Bohr de l’atome d’hydrogène a cent ans cette année. Huit ans après la quantification de la lumière par Einstein et son introduction du concept de photon, le jeune physicien Danois annonçait en 1913 que la matière elle aussi obéissait à la physique des quanta. Il postulait que dans l’atome d’Hydrogène, seules certaines orbites, correspondant à des énergies et à des rayons discrets, étaient autorisées. Il ajoutait que l’émission et l’absorption de la lumière par l’atome s’effectuait par sauts quantiques entre ces orbites discrètes, et que ces sauts, qui survenaient à des instants imprévisibles, étaient accompagnés de l’apparition ou de la disparition des quanta de lumière dont Einstein avait prédit l’existence. <br /> Depuis, la théorie quantique s’est considérablement précisée et sophistiquée, mais ces concepts centenaires ont gardé une remarquable validité. Les expériences d’électrodynamique quantique en cavité que nous réalisons au Laboratoire Kastler-Brossel sur des atomes de Rydberg circulaires interagissant avec des photons piégés dans des cavités supraconductrices illustrent de façon très simple les idées de Bohr et d’Einstein. Les atomes que nous utilisons obéissent au modèle de Bohr et les photons que nous détectons sans les détruire grâce à ces atomes se comportent comme les photons qu’Einstein s’imaginait pouvoir piéger et compter dans une boîte. On peut ainsi considérer ces études comme la réalisation de certaines des expériences de pensée que ces fondateurs de la théorie quantique avaient imaginées, tout en pensant qu’elles resteraient à jamais virtuelles. Je décrirai ces expériences de contrôle et de manipulation de photons par des atomes en montrant qu’elles illustrent les principes de la physique quantique et qu’elles pourraient un jour conduire à des applications intéressantes pour le traitement quantique de l’information. Mon, 06 Jan 2014 16:34:42 +0100S_C_colloquium2013_5First cosmological results from the Planck satellitehttp://video.upmc.fr//differe.php?collec=S_C_colloquium2013&video=4Sketched out in 1992, selected by ESA in 1996, launched in 2009, Planck will have delivered on March 21st its first full sky maps of the millimetric emission at 9 frequencies, as well as those which follow from them, and in particular Planck map of the anisotropies of the Cosmic Microwave Background (CMB). The later displays minuscule variations as a function of the observing direction of the temperature of the fossile radiation around its mean temperature of 2.725K. I will briefly describe how these high resolution maps with a precision of a few parts in a million have been obtained, from collection to analysis of the first 500 billion samples of our HFI instrument. CMB anisotropies reveal the imprint of the primordial fluctuations which initiate the growth of the large scale structures of the Universe, as transformed by their evolution, in particular during the first 370 000 years, i.e. till the Universe became transparent and the forming of the image we record today. The statistical characteristics of these anisotropies allow constraining jointly the physics of the creation of the primordial fluctuations and that of their evolution. They teach us the possible value of the parameters of the models which we confront to data. I will describe Planck estimates of the density of the constituents of the Universe (usual matter, cold dark matter or CDM, dark energy...), and their implication in terms of derived quantities like the expansion rate or the spatial curvature. I will review what we learnt on the generation of the fluctuation, and wil discuss extensions of the standard cosmological model, so called "Lambda-CDM", both in term of non minimal physical models --- multi-field inflation for instance, or additional constituents - like cosmic strings or a fourth neutrino. Finally, I will briefly describe other promising results on the matter distribution which is travelled through by the CMB image on its long 13.7 billion years trip towards us. I will mention in particular what we can learn on the dark matter distribution - which is detected through its distorting effet of the CMB image by gravitationnal lensing, or that of hot gaz, which is revealed by the spectral distortion it induces.Tue, 28 May 2013 16:17:40 +0200S_C_colloquium2013_4Universal Superfluidity in Ultracold Atomic Gaseshttp://video.upmc.fr//differe.php?collec=S_C_colloquium2013&video=3It is now possible to create quantum fluids with quite odd properties by varying the magnetic field in ultracold atomic gases. These gases are dilute and interaction between their fermionic atoms can be described by a single parameter called "scattering length". By varying the magnetic field close to the so-called "Feshbach resonance", this length becomes infinite. One then obtains a universal fluid which is a system with strong interaction but universal properties, i.e., properties independent of any atomic parameter ! This fluid exhibits puzzling superfluid properties such as absence of viscosity, quantized vortices, two-fluid flow and two "sounds", as revealed through experimental data.Fri, 26 Apr 2013 12:34:56 +0200S_C_colloquium2013_3Higgs boson: the challenges of a very special discoveryhttp://video.upmc.fr//differe.php?collec=S_C_colloquium2013&video=2The most recent results on the recently-discovered boson from the ATLAS experiment at the CERN Large Hadron Collider (LHC) are presented. They are based in many cases on the full data sample recorded so far. Emphasis is given to the experimental challenges and to the present understanding of the properties of this very special particle.Tue, 16 Apr 2013 13:07:59 +0200S_C_colloquium2013_2Le mécanisme de Brout-Englert-Higgs et son boson scalairehttp://video.upmc.fr//differe.php?collec=S_C_colloquium2013&video=1La recherche d'une intelligibilité scientifique de l'univers se heurtait, après de spectaculaires progrès pendant la première moitié du 20ème siècle, à la difficulté de formuler une théorie cohérente des forces fondamentales à courte portée qui agissent aux niveaux nucléaire et subnucléaires. Le mécanisme de Brout-Englert-Higgs (BEH), partant de la notion de brisure spontanée de symétrie, ouvrit la voie à une solution du problème en introduisant, dans le contexte des symétries locales, une condensation de bosons scalaires (BEH) enveloppant l'univers.<br /> <br /> J'expliquerai cette démarche et je montrerai comment elle aboutit à une théorie cohérente de forces fondamentales à courte portée, conduisit à une conception dynamique de la masse de particules élémentaires et ouvrit la perspective d'une unité des lois de la nature. Je montrerai comment l'extraordinaire découverte au CERN d'un boson BEH confirme de manière directe le mécanisme et je soulignerai l'importance de cette découverte pour la recherche des constituants de la matière aux énergies encore inexplorées.Wed, 27 Feb 2013 16:07:05 +0100S_C_colloquium2013_1