Systèmes désordonnés & systèmes hors d'équilibre

La construction d’une théorie globale des processus hors d’équilibre représente  un problème ouvert crucial de la physique statistique. Il n’existe en effet aucun cadre général  pour  décrire  les systèmes complexes en  évolution temporelle,  qui échangent de l’énergie, de la matière, de la charge ou de l’information avec leur environnement. Or de  tels flux d’échange  existent  dans de nombreux systèmes, naturels ou artificiels: la matière vivante ou les réseaux complexes en sont des exemples distingués. L’IPhT  joue un rôle  majeur dans les  recherches liées à  ces  questions-clés de la physique actuelle. L’étude quantitative de ces problèmes requiert des outils mathématiques sophistiqués (théorie des champs, symétries conformes, modèles intégrables...) dont beaucoup ont été développés au sein  du laboratoire. Ainsi des solutions exactes, obtenues pour des systèmes idéalisés loin de l’équilibre,  ont permis de construire l’équivalent de potentiels thermodynamiques; la transition vitreuse a été caractérisée par une échelle intrinsèque de longueur; les transitions de phase dans des systèmes désordonnés (verres de spin, colloïdes, polymères) ainsi que leur dynamique sont explorées  par des techniques  originales de renormalisation.  Ces apports théoriques sont appliqués avec succès à des problèmes interdisciplinaires comme l’informatique théorique (algorithmes d’optimisation, codes correcteurs d’erreurs) ou la biologie (modèles d’évolution, repliement de protéines). L’étude des réseaux et de leur dynamique conduit à des résultats fondamentaux en épidémiologie, afin de  mieux contrôler la propagation des maladies infectieuses. Plus généralement, les méthodes de la physique statistique sont bien adaptées à  certains problèmes ‘sociétaux’ (description et optimisation des réseaux de transport économiques et humains,  analyse  mathématique du tissu urbain), ouvrant  ainsi  des champs nouveaux et prometteurs.