Laboratoire J. A. Dieudonné

Archives du séminaire de l'équipe Systèmes dynamiques, interactions en physique, biologie et chimie


25/02/2011

14h

Salle 2
Sylvain Condamin

Temps de premier passage en milieu confiné: du mouvement brownien à la sous-diffusion

Les temps de premier passage sont un outil essentiel pour l'étude des réactions limitées par la diffusion en milieu confiné. Dans ce séminaire, j'exposerai mes résultats sur les propriétés de premier passage, pour la diffusion normale et anormale. Je montrerai en particulier que, selon le modèle utilisé pour générer une diffusion anormale, les propriétés de premier passage peuvent être très différentes, ce qui fait des propriétés de premier passage un excellent outil pour étudier l'origine microscopique de la diffusion anormale.
25/02/2011

11h

Salle 2
Grégory Faye (INRIA)

Bifurcation of hyperbolic planforms in relation with a model for visual texture perception

Motivated by a model for the perception of textures by the visual cortex in primates, we analyse the bifurcation of periodic patterns for integro-differential equations describing the state of a system defined on the space of structure tensors, when these equations are further invariant with respect to the isometries of this space. We can restrict the problem to a bifurcation problem in the hyperbolic plane D (Poincaré disc) and apply the machinery of equivariant bifurcation theory in order to classify all possible H-planforms satisfying the hypotheses of the Equivariant Branching Lemma. For the one, two and three dimensional irreductible representations, we give generic bifurcation diagrams. We study separately the four dimensional cases as no simple reduction can be made.
Joint work with: Pascal Chossat and Olivier Faugeras.
18/02/2011 

   11h

 Salle de conférences
Francesco Ginelli (CEA Saclay)

Collective motion in active matter systems

Active particles are able to self propel themselves in a systematic way by extracting and dissipating energy from their surroundings. Systems of interacting active particles describe the collective motion observed in systems as diverse as  animal groups (bird flocks, fish school, etc.), bacteria, molecular motors, as well as driven granular matter. In this talk I will describe the different classes of active matter which emerge from minimal models for collective motion, which capture the essential features of this fascinating kind of matter, and discuss some results concerning their out-of-equilibrium properties.
11/02/2011

11h

Salle de conférences

Nils Berglund (MAPMO, Orléans)

Chasse aux canards en environnement bruité

Les oscillations multimodales sont fréquentes dans les systèmes biologiques et chimiques à plusieurs échelles de temps. Ces solutions se distinguent par l'alternance d'oscillations de petite et de grande amplitude. L'un des mécanismes pouvant produire ce genre de comportement est la singularité dite "folded node" dans les sytèmes à une variable rapide et deux variables lentes, qui induit l'existence de solutionscanard. Nous quantifions l'effet d'un bruit blanc additif sur ces systèmes, (1) en calculant des niveaux de bruit seuil au-dela desquels les oscillations de petite amplitude deviennent indiscernables des fluctuations, et (2) en montrant qu'un bruit suffisamment fort conduit à une déstabilisation précoce des canards qui peut modifier les motifs des oscillations.
Travail en commun avec Barbara Gentz (Université de Bielefeld) et Christian Kuehn (MPI Dresden).

04/02/2011

11h

Salle de conférences

Jean-Marc Di Méglio (Paris 7)

Locomotion de C. elegans et environnement mécanique

C. elegans  est un des organismes modèles des biologistes. Premier être multicellulaire dont le génome a été séquencé, ce ver cylindrique d'environ un millimètre de long rampe sur des substrats humides et nage dans les liquides. Nous montrerons comment l'environnement mécanique du ver (friction, confinement) modifie son allure et aborderons le difficile problème de la régulation de la locomotion du ver par sa perception ou sa proprioception.

31/01/2011

11h

Salle de conférences

Yuri Stepanyants (University of Southern Queensland, Toowoomba, Australia)

Scalar description of three-dimensional flows of incompressible fluid

As it is well-known, the essential progress in the investigation of flows of incompressible fluid may be achieved when the basic hydrodynamic equations can be reduced to one equation for any scalar function, e.g., for the potential function or stream-function. It is much easier to deal with only one scalar function rather than with the three-dimensional vector field and scalar pressure field. Many interesting and physically important problems were solved in this way. However, usage of the traditional scalar functions, either the potential or stream-function, is restricted by the consideration of either potential flows only or assumption of certain symmetry of the flow. The stream-function approach is applicable only to two-component flows, i.e. when the corresponding velocity field is effectively two-dimensional (e.g., the plane flow or flow possessing cylindrical or spherical symmetry). In this work another approach is proposed, when only one scalar function, the quasi-potential, can be used for the description of a wide class of non-stationary three-dimensional vortical flows of incompressible fluid. This class of flows includes both the potential and vortex flows. In the latter case, the corresponding vorticity field may be two-component, in general. Governing equations for the quasi-potential are derived. The generalised Bernoulli integral is deduced from these equations for the viscous non-stationary motion, in general. Particular examples of this class of flows are presented.

21/01/2011

   11h

Salle de conférences
Bastien Fernandez (CPT, Marseille)

Agrégats macroscopiques vs. microscopiques pour des populations d'oscillateurs génétiques couplés

Dans ce séminaire, je présenterai un modèle simplifié de dynamique de populations inspiré d'une expérience récente de synchronisation de colonies d'oscillateurs génétiques. Le modèle est suffisamment simple pour que la dynamique globale puisse être exactement décrite pour toutes les valeurs des paramètres. En particulier, je montrerai l'existence d'une transition nette avec l'intensité des interactions, entre un régime où les populations peuvent rester arbitrairement dispersées dans l'espace et un régime d'agrégation sur des amas de taille extensive.

14/01/2011

   11h

Salle de conférences

Jeremie Unterberger (Universite de Nancy)

L'algebre de Schrodinger-Virasoro

L'invariance d'echelle locale (invariance conforme) en dimension 2 a contribue a la resolution explicite de nombreux modeles  de physique statistique a l'equilibre et au point critique, comme
le modele d'Ising et  la percolation, via une approche algebrico-physique (theorie conforme des champs) ou analytico-probabiliste  (travaux de Smirnov). La cle de l'integrabilite reside dans l'existence  d'une algebre de Lie de symetries conformes de dimension infinie appelee algebre de Virasoro.
L'algebre de Schrodinger-Virasoro  -- introduite a l'origine par M. Henkel, du laboratoire de physique des materiaux de Nancy -- se veut une generalisation de  l'algebre de Virasoro au cas de la physique statistique hors-equilibre.  Cette algebre a ete etudiee de maniere systematique. Elle permet d'obtenir notamment une classification des formes normales d'une famille d'operateurs de Schrodinger dependant periodiquement du temps. Les structures de Poisson sous-jacentes augurent de l'existence de systemes integrables caches. Les applications potentielles a la physique statistique hors-equilibre (cinetique de formation de domaines ordonnes sous la temperature critique,
dynamiques d'interfaces...) sont encore a construire.
Ces travaux ont ete reunis recemment dans une monographie en collaboration avec Claude Roger de l'universite de Lyon.

04/03/2011 

   11h

 Salle de conférences
Laura Messio (EFPL)

Symmetries and topological defects in 2D frustrated classical spin models

Some materials can be modelised by interacting spins on a lattice. Their phase transitions (e.g. the well-known Ising transition) will be discussed in the classical limit where spins are unitary 1D, 2D or 3D vectors. At low temperature (T), phases with broken symmetries can exist, reminiscent of the ground state broken symmetries. Even if the Mermin-Wagner theorem forbids the breaking of a continuous symmetry on 2D lattices for T>0, discrete symmetries can be broken (as lattice or time-reversal symmetries). Some examples will be given and states called ''regular magnetic orders'' will be defined. They are states where the lattice symmetries are respected. Some of them possess topological defects called vortices, including chiral states. After a brief review of the vortex properties, we will explain why vortex density and chirality are interacting.
07/03/2011

14h

Salle de conférences

Raphael Chetrite (LJAD)

Irréversibilité, création d’entropie et fluctuation pour un processus Markovien

Le but de la physique hors d’équilibre est de comprendre les propriétés de systèmes dont l’évolution est irréversible. En terme heuristique, c’est une évolution qui filmée puis projetée à l’envers nousapparait irréaliste. En dépit de longs siècles d’efforts, il n’existe pas pour l’instant de théorie ultimeet complète de ce type de systèmes. Il n’en existera probablement jamais tant le champ d’étude est vaste ; en paraphrasant Stanislas Ulam :
”The study on non-equilibrium physics is like the study of non-elephant biology”.
Néanmoins, ces deux dernières décennies ont vu l’émergence de résultats robustes et universels, appelés relations de fluctuations et valables pour des systèmes même loin de la réversibilité. Ce sont ces relations qui nous serviront de fil directeur pour notre excursion dans le monde de l’irréversibilité. Je vous présenterai une unification, une rationalisation, et des extensions de ces relations qui résultent de l’introduction de fonctionnelles qui représentent la création d’entropie d’un processus Markovien inhomogène. Une grande partie de l’exposé sera historique et peu technique.
Bibliographie Chetrite, R., Gaw ̧dzki, K. : Fluctuation relations for diffusion process. Comm. Math. Phys. 282, (2008)



09/03/2011

11h

Salle de conférences

Franck Raynaud (Paris Dauphine)

Dynamique  et comportements collectifs dans les systèmes complexes: des marchés financiers aux vols d'étourneaux

 Les systèmes composés d'un grand nombre d'agents en interaction exhibent souvent des propriétés macroscopiques qui ne peuvent être déduites du comportement individuel des individus. Récemment, de nombreuses études se sont intéressées aux comportements collectifs dans les systèmes biologiques (où des comportements collectifs apparaissent à différentes échelles), économiques et sociaux. Dans la
plupart des cas, les interactions locales entre agents sont à l'origine d'un consensus qui s'étend à l'intégralité du système. 

Au cours de ce séminaire je présenterai deux aspects des comportements collectifs.  Dans la première partie je présenterai une étude empirique du risque systémique dans les marchés financiers. La seconde partie sera dédiée aux comportements des groupes d'animaux et en particulier à la modélisation des nuées d' étourneaux.


11/03/2011 

   11h

 Salle de conférences
Francesca di Patti

System-size expansion of stochastic models in population biology: usefulness and limitation of the van Kampen method

Using the formalism of the master equation, we will discuss the nature of the stochastic time evolution of systems consisting of a large number of  discrete entities. The behaviour of these models may be analyzed using the well known van Kampen system size expansion.  With reference to the autocatalytic reaction models, we will show how this technique allows one to account for the finite-size effects due to the discrete nature of the problem, and provides a very useful tool to approximate the temporal evolution of the probability distribution. However, we will see how such an approach is able to characterize the fluctuations properly when the system has no absorbing boundaries or when it evolves far from them.  In other words, if a system is driven toward ultimate extinction, the van Kampen approximation is appropriate only at short times, when fluctuations are Gaussian.  As a paradigmatic example of a system with an absorbing state, we will consider the voter model with speciation, a simple model that can be handled analytically. In this case, we will present an improvement of the classical van Kampen technique by introducing a new prescription leading to non-Gaussian fluctuations around the absorbing state.
18/03/2011 

   11h

 Salle 2
Laurent Jutier (Marne-La-Vallee)

Effet Renner-Teller dans les molécules tetra-atomiques

L'effet Renner-Teller est un effet de couplage entre mouvements électroniques et nucléaires, qui apparaît dans les molécules présentant une dégénérescence électronique à la linéarité. Dans ce cas, l'approximation de Born-Oppenheimer n'est plus valide, y compris en première approximation. Les spectres expérimentaux des systèmes concernés sont particulièrement complexes, en raison de structures de niveaux peu communs et d'une plus grande densité d'états. Il s'est donc avéré nécessaire de développer une méthodologie purement ab initio en tenant compte des couplages entre l'ensemble des degrés de liberté.
21/03/2011

11h

Salles de conferences
Stefano Berti

Réaction-diffusion et dynamique de populations dans un environnement hétérogène

Dans cet exposé je présente une étude sur l'évolution d'une population dans un environnement hétérogène en présence d'advection. L'habitat est constitué d'une alternance périodique de zones favorables, où la population croît avec une dynamique logistique, et de zones désavantageuses, où elle diminue avec un taux de décroissance fixé. Je montre que la population ne peut survivre et envahir l'habitat que pour des zones favorables plus grandes qu'une taille critique et pour des vitesses du milieu inférieures à une vitesse critique. Je caractérise la transition survie/extinction en fonction de l'intensité de l'advection, et je présente des résultats analytiques et numériques sur la vitesse de propagation. Finalement, je discuterai certaines limitations du modèle pour des densités de population petites, en présentant des résultats obtenus avec un terme de croissance différent, qui prend en compte une capacité reproductive réduite pour des densités petites. Ce modèle possède une phénoménologie plus riche en fonction de l'intensité de l'advection.
25/03/2011

11h

Salles de conferences

Pas de seminaire (conference GDR renormalisation)



 
29/03/2011

11h

Salles de conferences
Guillaume Chevereau (Lyon)



 
01/04/2011 

   11h

 Salle de conférences
Camille Poignard (LJAD)




08/04/2011 

   11h

 Salle de conférences


Des systèmes dynamiques à la biomédecine

 La théorie des systèmes dynamiques s’est développée, en partie, sur l’analyse des attracteurs chaotiques, solutions d’équations différentielles non linéaires. En effet, là où règne le nonlinéaire, l’analyse spectrale (en série de Fourier)  ne parvient pas, dans la plupart des cas, à distinguer les modifications subtiles qui peuvent survenir dans les dynamiques sensibles aux conditions initiales. Aussi, des techniques spécifiques ont été nécessaires pour une analyse fine des comportements chaotiques dont les principales propriétés sont la récurrence, le caractère borné, l’apériodicité,  la sensibilité aux conditions initiales, et, une nature déterministe. Cette dernière propriété est très certainement la plus délicate à démontrer lorsque des données expérimentales (ou observationnelles) sont considérées.

La biomédecine, avec les rythmes de la vie, offre certainement un domaine d’application de prédilection à ces techniques d’analyse. Le propos n’est pas de démontrer la nature chaotique de telle ou telle processus physiologique, mais plutôt d’aider le médecin à distinguer les dynamiques pathologiques des autres, ceci afin de disposer de techniques objectives de diagnostic. Dans cette perspective, des applications de la théorie du chaos en biomédecine seront discutées autour de l’activité cardiaque, l’assistance ventilatoire non invasive, et l’activité cérébrale (codage du sommeil).
12/04/2011 

   11h

 Salle de conférences
Annullé



 

15/04/2011 

   11h

 Salle de conférences
Fulvio Baldovin (Padova)

Nonequilibrium statistics of long-range systems in contact with a heat bath

 On the basis of analytical results and numerical simulations of a toy model representing a system of globally coupled XY spins in contact with a reservoir, we discuss statistical mechanics techniques which can be generalized to describe the properties of quasi-stationary dynamical states.
These states typically emerge after a violent relaxation process and their lifetime is influenced by the system size and by the coupling strength associated to fast collisions or to the interactions with the heat bath.
It is possible for instance to identify the submanifold of the system's phase space in which the dynamics takes place, and by restricting the Gibbs approach to this submanifold to obtain the statistical mechanics of the quasi-stationary states.
It is also possible to identify dynamical phase transitions which mark the end of the quasi-stationary dynamics and that corresponds to a restoring of full ergodic properties for the system.
Our results apply to those situations in which the effects of Boltzmann collisions and/or interactions with the heat bath are sufficiently small.  Under these assumptions, the dynamical stability of the quasi-stationary states is ruled by the Vlasov equation.
19/04/2011 

   11h

 Salle de conférences
Benjamin Pfeuty

Phase Response Curves and Robust Synchronization of Biological Oscillators

 Oscillatory behavior is ubiquitous in physiology ranging from the electrical activities of neural and cardiac cells to the daily intracellular variations of circadian molecular regulators. The main function of some of these endogenous rhythms is to synchronize to other rhythms within other cells or within the environment. An important mathematical tool to deal with synchronization of coupled biological oscillators is the Phase Response Curve (PRC):(i) it measures how much a given perturbation affects the phase of the oscillator; (ii) It allows to predict synchronization properties of oscillators. ; (iii) It is an experimentally assessable characteristic.

In this seminar, I will illustrate the key position of the PRC in biological synchronization studies through two examples that show how the shape of the PRC, that depends on some specific biophysical properties, determines whether oscillator can achieve synchronization and how much robust synchronization is. These two examples concern the synchronization of neuronal oscillators and of circadian clocks, respectively.
22/04/2011 

   11h

 Salle de conférences
Pablo Jensen (Lyon)




29/04/2011 

   11h

 Salle de conférences





06/05/2011 

   11h

 Salle de conférences
Vincent Hakim (ENS Paris)



 
13/05/2011 

   11h

 Salle de conférences
Alvaro Dominguez (Sevilla)

Capillary collapse of colloids. Cosmology in a Petri dish?

Colloidal particles form a monolayer when they get trapped by a fluid  interface. Under generic conditions the dominant interparticle force  is the capillary attraction due to the deformation of the  interface. This force is formally analogous to two-dimensional  screened gravity, whereby the screening length is typically one  hundred times the mean interparticle separation. We investigate how  the dynamics driven by this screened gravity analogue resembles the  one induced by true gravity. Since the monolayers provide an easily  realizable and tunable experimental system, it is very interesting to  sort out to what extent the features of gravity-induced structure formation can be studied with monolayers.

In the first part of the presentation I will review briefly the basic  aspects of colloidal monolayers and the theoretical description of  capillary forces. In the second part I will introduce a theoretical  model for the dynamical evolution of the particle density field and present the results from numerical simulations
20/05/2011 

   11h

 Salle de conférences
Kurusch Ebrahimi-Fard (Dep Physique, Univ Saragosse)

Two interacting Hopf algebras of trees. A Hopf-algebraic approach to composition and substitution of B-series

Hopf algebra structures on rooted trees are by now a well-studied object, especially in the context of combinatorics. In this work we consider a Hopf algebra H by introducing a coproduct on a (commutative) algebra of rooted forests, considering each tree of the forest (which must contain at least one edge) as a Feynman-like graph without loops. The primitive part of the graded dual is endowed with a pre-Lie product defined in terms of insertion of a tree inside another. We establish a surprising link between the Hopf algebra H obtained this way and the well-known Connes-Kreimer Hopf algebra of rooted trees by means of a natural H-bicomodule structure on the latter. This enables us to recover recent results in the field of numerical methods for differential equations due to Chartier, Hairer and Vilmart as well as Murua.

27/05/2011 

   11h
 Salle de conférences
Jean-René Chazottes (École Polytechnique)

Quelques resultats recents sur les fluctuations d'observables dans les systemes dynamiques

Nous presentons un mini-panorama des resultats relatifs aux fluctuations d'observables dans une classe de systemes non-uniformement hyperboliques (theoreme central limite, grandes deviations). Nous presentons ensuite les inegalites de concentration et quelques unes de leurs applications.
03/06/2011 

   11h
 Salle de conférences
Christophe Letellier (Rouen)

Des systèmes dynamiques à la biomédecine

 La théorie des systèmes dynamiques s'est développée, en partie, sur l'analyse des attracteurs chaotiques, solutions d'équations différentielles non linéaires. En effet, là où règne le nonlinéaire, l'analyse spectrale (en série de Fourier)  ne parvient pas, dans la plupart des cas, à distinguer les modifications subtiles qui peuvent survenir dans les dynamiques sensibles aux conditions initiales. Aussi, des techniques spécifiques ont été nécessaires pour une analyse fine des comportements chaotiques dont les principales propriétés sont la récurrence, le caractère borné, l'apériodicité,  la sensibilité aux conditions initiales, et, une nature déterministe. Cette dernière propriété est très certainement la plus délicate à démontrer lorsque des données expérimentales (ou observationnelles) sont considérées.

La biomédecine, avec les rythmes de la vie, offre certainement un domaine d'application de prédilection à ces techniques d'analyse. Le propos n'est pas de démontrer la nature chaotique de telle ou telle processus physiologique, mais plutôt d'aider le médecin à distinguer les dynamiques pathologiques des autres, ceci afin de disposer de techniques objectives de diagnostic. Dans cette perspective, des applications de la théorie du chaos en biomédecine seront discutées autour de l'activité cardiaque, l'assistance ventilatoire non invasive, et l'activité cérébrale (codage du sommeil).
10/06/2011 

   11h
 Salle de conférences





17/06/2011 

   11h
 Salle de conférences
Raphael Clement (LJAD)

Mécanismes du développement pulmonaire chez les mammifères

La forme émerge dans tous les systèmes physiques, vivants ou non, comme le résultat de l'interaction suivant certaines règles des éléments constituant le système. En biologie du développement, le contexte bio-moléculaire et l'importance du gène masquent souvent que, comme dans tout système, la forme naît suite a des interactions inscrites dans l'espace et dans le temps, interactions dont les gènes et les protéines pour lesquelles ils codent sont certainement acteurs. Le développement du poumon est représentatif de cette différence de point de vue puisque les mécanismes de morphogenèse semblent rester obscurs à la pure génétique, ne serait-ce qu'à cause de la quantité énorme d'information que nécessiterait un organe si ramifié et dont les branches s'évitent systématiquement, comme c'est le cas du poumon. L'action élémentaire de branchement reste elle aussi énigmatique. Dans mon exposé, je présenterai un modèle simple basé sur la géométrie du primordium trachéo-bronchique et le patterning des gènes et protéines clefs impliqués dans le développement. Ce modèle montre que l'émergence des traits frappants de la morphologie du poumon s'expliquent très simplement à travers des considérations de géométrie et de diffusion des protéines dans le mésenchyme, tissu dans lequel pousse l'organe.
24/06/2011 

   11h
Salle 1
Jim McKenzie (Durham)

Negative Energy Waves

The idea of negative energy waves first arose in travelling wave tube theory and plasma physics,in which the interaction between positive and negative energy waves can lead to instability and over-reflection.Here we examine these ideas and their application to problems in fluid mechanics and space plasmas.
08/09/2011

11 heures

Salle de Conférences
Clément Sire (CNRS, Toulouse)

The physics of poker, baseball, and football tournaments.

I will present a simple model of Texas hold'em poker tournaments which retains the two main aspects of the game: a) the minimal bet grows exponentially with time; b) players have a finite probability to bet all their money. The distribution of the fortunes of players not yet eliminated is found to be independent of time during most of the tournament, and reproduces accurately data obtained from Internet tournaments and world championship events. This model also makes the connection between poker and the persistence problem widely studied in physics, as well as some recent physical models of biological evolution, and extreme value statistics. Other applications of physical methods to the understanding of baseball/football tournaments (winning probability vs final ranking, streaks...) and to games having a tree structure will be briefly presented.

30/09/2011

11 heures

Salle 2
Kirone Mallick (IPhT Saclay)

 Solutions exactes en Physique Statistique loin de l'équilibre

Les lois classiques de la thermodynamique et de la physique statistique s'appliquent uniquement à des systèmes au voisinage de l'équilibre thermique. Il n'existe aujourd'hui aucune théorie physique générale des processus loin de l'équilibre : on ne dispose ni d'une description macroscopique à partir de fonctions d'états (qui jouerait un rôle analogue à celui de l'entropie ou de l'énergie libre), ni d'un principe combinatoire à l'échelle microscopique (qui, tel la loi de Boltzmann, nous permettrait d'énumérer les états fondamentaux). Une stratégie possible pour construire une physique statistique hors d'équilibre est de chercher des solutions exactes de modèles épurés mais pertinents. Dans cette optique, le processus d'exclusion asymétrique (ASEP) est considéré comme un paradigme. Ce modèle stochastique de particules en interaction peut être résolu par des techniques inspirées de la théorie des systèmes intégrables. Nous décrirons ces méthodes en mettant l'accent sur les fonction de grandes déviations. Nous montrerons aussi que certaines généralisations de ce modèle font apparaître des problèmes intéressants de représentations d'algèbre quadratiques.
07/10/2011

11 heures

Salle de conferences
Sylvain Prolhac (Munich)

Height fluctuations in the one-dimensional Kardar-Parisi-Zhang
universality class.

The Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) equation describes the stochastic
evolution of a growing surface. In one dimension, exact scaling functions for
the fluctuations of the height of the interface around its mean value have been
obtained. These scaling functions have been derived first from microscopic
realizations of the KPZ equation. More recently, it has been possible to obtain
some of these scaling functions directly from the Cole-Hopf solution of the KPZ
equation using the replica method. The calculations involve a summation over all
the Bethe eigenfunctions of the attractive quantum delta-Bose gas in one dimension.


20/10/2011

11 heures

Salle de conferences
Harunori Nakagawa-Yoshikawa (LJAD)

Spiral pattern formation in a simple two-phase flow system

Spiral patterns are found in different physical, chemical and biological systems. In this seminar, I talk about the spiral arrangement of bubbles moving on a liquid free surface. These bubbles emerge periodically from the surface at the centre of a cylindrical tank. Interacting with the preceding and succeeding bubbles, they are ejected from the emerging point with a constant angular shift between two consecutive bubbles. Spiral bubble arms are then seen on the surface. This spiral pattern resembles the leaf arrangement of plants called phyllotaxis, where the frequently observed angular shift by the Fibonacci angle (137.5°) between two consecutive leaves has attracted researchers in botany. Experimental investigation of the bubble behaviour shows similarities of the formation process of the bubble spirals with that of the phyllotaxis: both consist in the radial advection and repulsive interaction of elements born periodically. The constant angular shift is a consequence of the compaction of these elements at their births. A simple mathematical model is developed for the bubble spiral formation by a consideration of the forces acting on each bubble. It is shown by numerical simulations that the model can reproduce experimentally observed patterns. The model also shows that the angular shift becomes the Fibonacci angle in the limit of small advection with a certain choice of potential for the repulsive interaction between bubbles.
20/01/2012

11 heures

Salle de conférences
Christian Bracco (Labo Fizeau et IUFM)

Poincaré et la relativité en 1905 : un pionnier de la physique théorique du XXe siècle

À la suite du travail d’Arthur Miller, historien de la physique, sur le Mémoire de Palerme de Poincaré concernant la dynamique de l’électron, il a été souvent considéré que l’approche de la relativité par Poincaré était prisonnière d’une vision électromagnétique du monde et dépendait de modèles obsolètes de l’électron. « Son mode de pensée essentiellement mathématique » aurait même été « l’un des facteurs qui l’a empêché de tirer des conclusions physiquement pertinentes de ses recherches dans la théorie électromagnétique » (invariance de la vitesse c de la lumière, remise en cause explicite du temps). Comme on le verra, la logique du Mémoire est au contraire extrêmement moderne car elle s’appuie sur les concepts de groupe de symétrie et d’action invariante qui seront au cœur de toute la physique théorique du XXe siècle, à commencer par l’approche d’Hilbert de la relativité générale en 1915.

Quatre clés permettent de comprendre cette logique du Mémoire. La première concerne, comme nous l’avons montré, l’utilisation de transformations actives par Poincaré. Elles lui servent à corriger le travail antérieur de Lorentz sur l’invariance de l’électromagnétisme et le dispensent de changer de référentiel. La seconde est la nécessité pour la mécanique d’exclure de ce groupe de transformations les dilatations (par la condition qui lui est venue à l’esprit suite à sa correspondance avec Lorentz). La troisième concerne la place dans le Mémoire de l’action et de son invariance, propriété que Poincaré étend au-delà de l’électromagnétisme et qui lui permet d’obtenir trivialement (avant Max Planck) le lagrangien relativiste. Finalement, les modèles discutés par Poincaré font plutôt figure d’exemple et contre-exemples, même si la « pression de Poincaré » que l’histoire a retenue et qui assure de façon covariante la stabilité nécessaire de l’électron, est proche de modèles actuels de confinement des quarks.

Je terminerai cette présentation par une confrontation du Mémoire, seul article scientifique rédigé par Poincaré sur la relativité, à ses textes secondaires, qui présentent un historique lorentzien de la relativité, sans rapport avec le contenu du Mémoire, et sur lesquels de nombreux historiens ou physiciens se sont basés pour faire porter à Poincaré des jugements erronés sur la relativité.

27/01/2012

11 heures

Salle de conférences
Guillaume Attuel

Assessing atrial fibrillation as a chaotic dynamical state of coupled oscillators.

Clinical Background:
Fibrillation is an electrical pathology of the heart responsible for sudden death, when striking the ventricles. The more common atrial fibrillation (AF), which though in itself not lethal highly increases the risk of stroke.
It has been shown that a pathology called conduction block, between atria and ventricle exhibits typical patterns of chaotic map (Glass 1981). However, it is generally believed that fibrillation is a consequence of the substrate abnormalities alone, such as fibrosis, and therefore is due to fractionated propagation, thereby inflicting a kind of wave turbulence, the so called functional reentry (Allessie 1973). This vision has been challenged more recently with the discovery of foci, especially near the pulmonary veins, triggering AF in certain occasions, after the electrical isolation of which normal sinus rhythm is spontaneously recovered in patients suffering paroxysmal AF, i.e. episodes of AF lesser than 24h (Haissaguerre 1998). Since then, an intense debate holds on the identification of the zones to target in the case of sustained AF, i.e. episodes lasting weeks. No consensus has emerged in identifying more regular behaviors, as rotors, or apparently random fractionation, and the means to quantify these hypothesized areas.
The possibility that AF stems from a quasi periodic route to chaos has been first pointed out by Garfinkel (1999).

Motivations:
We are addressing the clinical and physiological concern of trigger and perpetuation of fibrillation as being a manifestation of one single phenomenon.

Methods:
Our aim is to assess a fibrillatory state as a state past a dynamical phase transition of a system of many coupled oscillators. Collective motion in these systems is known to show synchronized or desynchronized phases (Kuramoto 1981), as well as intermediate more complex phases.
We would like to present a non exhaustive overview of this class of systems, in particular to insist on the importance of the mean field interaction among the oscillators, and its influence on the collective behavior, such as the possibility to ignite a trapping instability.
We describe then a transition due to this instability, the critical neighborhood of which is abnormally wide, the parameter window where fluctuations are found to be relatively large. The intrinsic mean field plays a key role in perpetuating the fluctuations far from the transition point.
In this respect, we will also cast a bridge with the aspects of spatio-temporal intermittency, seen in Rayleigh-Bénard turbulence.
We will point out an open question, of great relevance in our opinion, which deals with the classification of the possible dynamical states arising in such systems, according for instance to how much non local the mean field is.

We will put forward during the presentation as many key experimental facts of AF as known to us which support this approach.
3/02/2012

11 heures

Salle de conférences
Bernard Raffaelli

TOWARDS A “REGGEIZATION” OF BLACK HOLE PHYSICS?

Beyond the purely mathematical definition of a black hole as a solution of Einstein equations in vacuum, there are some observational clues, as pointed out by Kip Thorne, from the first observation of the binary system Cygnus X1 to recent assumptions related to the presence of hypothetical supermassive black holes in the center of various galaxies, concerning their existence in our Universe and, consequently, encouraging their study. But, what is a black hole? In physics, it is well-known that in order to obtain information on interactions between fundamental particles, atoms, molecules, etc…, and on the structure of composite objects, we have to make collision experiments or, more precisely, scattering experiments. This is exactly the aim of this talk. Indeed, after defining “roughly” what a black hole is (and is not!), studying how it can interact with its environment should allow us to obtain fundamental information about those “invisible weird objects”. It should be noted that this study is also useful to understand the kind of signals one could detect by the future gravitational waves astronomy devices and, so to speak, to finally have a way to observe directly the presence of a black hole in a given region of our Universe. We will mainly focus on resonance and absorption phenomena of a scalar field by (the “quite simple” example of) the Schwarzschild black hole. The originality of this study is about the use of an old semiclassical method known as the “complex angular momentum theory”, which brings concepts like S-matrix, Regge poles techniques, into high energy black holes physics, as suggested implicitly by Chandrasekhar in the middle of the seventies, in order to understand related properties as the so-called quasinormal modes and the behavior of the absorption cross section. This approach allows us to have simple and quite intuitive physical interpretations of resonance and absorption phenomena, supported by very accurately novel analytical expressions within the framework of a field theory.

References :
- Y. Decanini, A. Folacci, B. R, « Resonance and absorption spectra of the Schwarzschild black hole for massive scalar perturbations: a complex angular momentum analysis », PhysRevD.84:084035, 2011
- Y. Decanini, A. Folacci, B. R., « Fine structure of high energy absorption cross sections for black holes », Class. Quantum Grav. 28:175021, 2011
- Y. Decanini, A. Folacci, B. R., « Unstable circular null geodesics of static spherically symmetric black holes, Regge poles and quasinormal frequencies », Phys.Rev.D81:104039, 2010

10/02/2012

11 heures

Salle de conférences





17/02/2012

11 heures

Salle de conférences





21/02/2012

11 heures

Salle de conférences
Mario Gattobigio (UNSA - INLN)

Few-body physics: an Hyperspherical Harmonics approach

The few-body physics is the study of quantum systems made up of only few particles, typically from three up to six particles. Historically, this field started in nuclear physics; the basic problem were, and is, the ab-initio description of light nuclei starting from the knowledge of the "true" nucleon-nucleon interaction. Nowadays, the few-body physics has extended its domain also to (cold)-atomic physics, especially after the experimental realization of the Efimov state, an universal three-body state(s) predicted long time ago by the russian physicist Vitaly Efimov [1].
In the few-body nuclear-research program there are two major problems; first, we need to know the fundamental nucleon-nucleon interaction [2]. Second, we must be able to solve the few-body Schroedinger equation; without an effective method of solution, we can not discriminate between the different proposed models of nucleon-nucleon interaction.
In our group we have developed a method based on Hyperspherical Harmonics (HH) functions that allows us to solve few-body problems up to six particles [3]. The HH basis set has been extensively used to describe bound and low energy scattering states in three- and four-body systems in nuclear as well as in atomic physics. The extension of the method to describe heavier systems has encountered difficulties mainly due to two causes: the large degeneracy of the basis, and the complexity required in the construction of states with well defined symmetry.
In our approach we circumvent the two difficulties: the large degeneracy of the HH basis has been tackled noticing that the Hamiltonian can be expressed as a sum of products of sparse matrices; the use of a dedicated algebra for sparse matrices produces a fast matrix vector product that allows for an efficient eigenvalue search algorithm. In addition, the HH basis has been implemented without a preliminary construction of specific symmetries. However, the eigenvectors reflect the symmetries of the Hamiltonian and, in the case of identical particles, the eigenvectors have well defined symmetry and can be readily identified.
23/02/2012




Fabio Tonineli




2/03/2012

11 heures

Salle de conférences
Pas de séminaire (vacances)




09/03/2012

11 heures

Salle de conférences





15/03/2012

11 heures

Salle de conférences
Andre Barato




23/03/2012

11 heures

Salle de conférences
Kurusch Ebrahimi-Fard

The Magnus expansion, trees and Knuth's rotation correspondence

In numerical analysis the successful use of combinatorics on trees can be traced back to the pioneering work of John Butcher on an algebraic theory of integration methods. Since then, exploring and unfolding algebraic structures in the context of the theory of numerical integration methods became a useful tool. In this talk we report on recent work on the fine structure of the so-called Magnus expansion. The latter is a peculiar Lie series involving Bernoulli numbers, iterated Lie brackets and integrals. It results from the recursive solution of a particular differential equation, which was  introduced by Wilhelm Magnus in 1954, and which characterizes the logarithm of the solution of linear initial value problems for linear operators. Arieh Iserles and collaborators were the first to use planar tree structures in an intriguing way to study the Magnus expansion. Our work is based on using simple combinatorics on planar rooted trees, which allows us to prove a closed formula for the Magnus expansion in the context of free dendriform algebra. From this, by using a well-known dendriform algebra structure on the vector space generated by the disjoint union of the symmetric groups, we derive the Mielnik-Plebanski-Strichartz formula for the continuous Baker-Campbell-Hausdorff series.
30/03/2012

11 heures

Salle de conférences





06/04/2012

10h30 heures

Salle de conférences
François Delarue (UNSA - JAD)




13/04/2012

11 heures

Salle de conférences





20/04/2012

14 heures

Salle 2
Chiu Fan Lee  (Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems, Dresden, Germany)

Spatial organisation of the cell cytoplasm: P granule localisation by phase separation in the C. elegans embryo

Pattern formation in the cell cytoplasm plays an important role in a number of biological processes. During cell division, the cell cytoplasm undergoes dramatic spatial reorganization. In the case of asymmetric cell division, cytoplasmic components are segregated spatially. An intriguing example is the spatial organization of the cytoplasm during asymmetric cell division in the C. elegans embryo, which involves the generation of a concentration gradient of the protein Mex-5 that in turn drives localization of P granules to the posterior side. P granules are liquid drops consisting of RNA and proteins that are important for germline specification. In this talk, I will describe how the Mex-5 concentration gradient controls the spatial profile of P granule formation and as a result the localization of P-granules to the posterior of the cell. Furthermore, we demonstrate that with the help of phase separation, the P granule concentration gradient can be drastically amplified in comparison to the Mex-5 concentration gradient.
27/04/2012

11 heures

Salle de conférences
Serge Antonczak (Nice)




03/05/2012

11 heures

Salle de conférences
Krzysztof Gawedzki




11/05/2012

11 heures

Salle 2
Martin Krupa (Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour)

Systèmes dynamiques lents-rapides et canards: aspects théoriques, numériques, applications et problèmes ouverts.

Dans cet exposé, je commencerai par donner quelques éléments historiques sur la découverte des canards au sein de l'école non-standard de Strasbourg, et de leur présence dans de nombreuses applications (aérodynamique, réactions chimiques, oscillateurs neuronaux). Ensuite, je présenterai rapidement les principales techniques d'analyse mathématique de ces objets (analyse non-standard, recollement de développements  asymptotiques, asymptotique des séries Gevrey, éclatements à paramètres et réduction à des variétés centrales) puis j'insisterai plus longuement sur mon travail utilisant  des éclatements à paramètres. Dans une seconde partie, je passerai aux applications de la théorie des canards en neuroscience, dans le cadre des systèmes à trois dimensions avec deux variables lentes, explicitant en particulier le lien avec les oscillations complexes (mixed-mode oscillations ou MMOs). Je mentionnerai également brièvement les techniques numériquesqui permettent d'étudier au mieux ces systèmes. Je terminerai mon exposé en donnant une liste de problèmes ouverts.