Une collaboration internationale, à laquelle participe un chercheur du CEA, compte mettre en équation l'état de la matière dans un matériau vitreux. Ses travaux sont financés, au terme d'un appel d'offres très sélectif, par la fondation Simons.
Visualisation de la transformation d'un verre (en bleu) en liquide (en rouge) après une remontée soudaine de la température. © G. M. Hocky, L. Berthier, and D. R. Reichman Equilibrium ultrastable glasses produced by random pinning J. Chem. Phys. 141, 224503 2014
Un groupe de treize physiciens théoriciens, dont Giulio Biroli de l'Institut de physique théorique (IPHT, CEA-CNRS) et quatre autres chercheurs de laboratoires français, vient de recevoir un financement prestigieux de la fondation Simons (New York, Etats-Unis) à l'issue d'un appel d'offres très compétitif. Ce financement de 10 millions de dollars sur quatre ans permettra de construire une collaboration originale rassemblant différentes approches théoriques et numériques pour résoudre un des problèmes fondamentaux de physique théorique, celui de la transition vitreuse.
Le verre, solide amorphe omniprésent dans notre vie quotidienne, est un matériau dans lequel les atomes se trouvent dans des configurations d'énergie incroyablement diversifiés et complexes, formant des systèmes souvent bloqués loin de l'équilibre.
Le problème de la transition de l'état liquide à l'état vitreux possède des ramifications de grande importance à la fois du côté de la physique mathématique et de l'informatique, mais aussi des applications très pratiques en physique des matériaux, en biologie et en télécommunications.
Le but principal du projet scientifique financé par la Fondation Simons est de résoudre un problème de la plus grande importance en physique statistique, qui consiste à comprendre de manière profonde la nature des solides désordonnés qui nous entourent (tels que les verres, les émulsions, les empilements granulaires), ainsi que la façon dont ils se forment et leurs propriétés physiques. Cette question toujours largement ouverte de physique statistique n'est en fait que l'exemple le plus familier d'une thématique beaucoup plus vaste: comment interagissent et comment s'auto-organisent un très grand nombre de degrés de liberté en présence de contraintes, de frustration et de désordre ? Formulé ainsi, le problème auquel s´attaque la nouvelle collaboration Simons, "Cracking the glass problem", concerne une multitude d'applications directement reliées à la physique de la transition vitreuse, depuis le développement d'algorithmes performants de correction d'erreur pour les télécommunications jusqu'à l'étude des mouvements collectifs dans les foules.
Les chercheurs français de la ?collaboration:?
Ludovic Berthier (CNRS - L2C, Montpellier)
Giulio Biroli (IPhT, CEA-CNRS, Saclay)
Silvio Franz (LPTMS, Orsay)
Jorge Kurchan (CNRS - LPS, ENS, Paris)
Francesco Zamponi (CNRS - LPT, ENS, Paris)
Voir aussi:
Site web de la collaboration Simons pour vaincre la problématique de l'état vitreux
Site web de la Fondation Simons pour les mathématiques et la recherche fondamentale