Institut de Physique Théorique: Présentation : L'Institut de Physique Théorique (IPhT) est un Institut de la Direction de la Recherche Fondamentale (DRF) du Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA).
Mesurer les premiers instants du plasma de quarks et de gluons  
Une collaboration entre l'IRFU/DPhN et l'IPhT propose de détecter pour la première fois l'anisotropie des vitesses avant l'équilibre du plasma de quarks et de gluons.

img Légende : À gauche, annihilation d'une paire quark-antiquark provenant des noyaux incidents. Dans ce processus, dit de Drell-Yan, le quark et l'antiquark vont dans la direction de la collision. À droite, production d'une paire de leptons dans le plasma de quarks et de gluons avant que l'équilibre thermique soit atteint. Les vitesses du quark et de l'antiquark sont en moyenne perpendiculaires à l'axe de la collision. La masse invariante de la paire de leptons permet de distinguer ces deux processus, celui de droite devenant prédominant au-dessous de 4 ou 5 GeV.

L'accélérateur LHC du CERN permet de réaliser des collisions entre des noyaux atomiques de plomb, à des énergies sans précédent. Chaque collision crée un état nommé plasma de quarks et de gluons, dont on sait depuis plusieurs années qu'il atteint rapidement un équilibre thermique local. A l'équilibre, les vitesses des quarks et des gluons sont distribuées de manière isotrope. L'émergence d'une distribution isotrope a été une des grandes surprises du domaine, qui a suscité de nombreux travaux théoriques au cours de la dernière décennie. Le consensus théorique est qu'avant que l'équilibre soit atteint, les vitesses transversales sont en moyenne plus grandes que les vitesses longitudinales (figure de droite), en raison de l'expansion longitudinale rapide. Mais aucune  mesure expérimentale n'a encore permis de le vérifier.

Cet article [1], écrit en collaboration entre l'IRFU/DPhN et l'IPhT, propose de détecter pour la première fois cette anisotropie de pré-équilibre en mesurant les paires lepton-antilepton (électron-positon ou muon-antimuon), résultant de l'annihilation d'une paire quark-antiquark. L'idée essentielle est que les leptons sont émis préférentiellement dans la même direction que les quarks. Par ailleurs, les leptons, une fois produits, partent en ligne droite vers les détecteurs. Si la distribution de vitesse est anisotrope pour les quarks et les antiquarks, il en sera de même pour les leptons produits, qui deviennent ainsi des témoins privilégiés des premiers instants du plasma de quarks et de gluons. Les perfectionnements des détecteurs (LHCb et ALICE en particulier) pourraient permettre de réaliser cette mesure à l'horizon 2030, en éliminant le bruit de fond de leptons provenant des désintégrations faibles de quarks c et b.

[1] Dilepton Polarization as a Signature of Plasma Anisotropy. Maurice Coquet, Michael Winn, Xiaojian Du, Jean-Yves Ollitrault, and Sören Schlichting. Phys. Rev. Lett. 132, 232301.

 

R. Guida, dépêche du 05/06/2024

 

Le film "IPhT, une expérience théorique" en ligne sur IPhT-TV.  
Le film "IPhT, une expérience théorique" est désormais en ligne sur IPhT-TV

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Lien direct vers le film

Les chercheurs de l’Institut de Physique Théorique (IPhT) de Saclay clarifient cette question et beaucoup d’autres encore, pour nous aider à mieux comprendre leur métier, si passionnant et méconnu. Ils nous font également connaître l'IPhT, une Unité Mixte de Recherche (UMR 3681) de la Direction de la Recherche Fondamentale (DRF) du Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA) et du  Centre National de la Recherche Scientifique, attachée à CNRS Physique.

Le film “IPhT, une expérience théorique” est un court-métrage tourné pour commémorer les 60 ans de la création de l'IPhT (1963). C'est une production “maison” de l’institut, en collaboration avec le service de communication de la Direction des Recherches Fondamentales du CEA. Cette production est basée sur une série d’interviews de chercheurs et de “grands anciens” de l’IPhT, qui présentent l’institut et ses spécificités en expliquant de façon très vulgarisée en quoi consiste le métier de physicien théoricien : les objectifs, le procédé créatif, les moyens, les gratifications et les obstacles éventuels.

Le film a aussi été retenu comme contribution  à la célébration de l'Année de la Physique 2023-2024 par le CNRS:

Film sur le site CNRS de l'Année de la Physique

E. De-laborderie, dépêche du 22/05/2024

 

Gilbert Mahoux 1934 - 2024  
C’est avec une très grande tristesse que nous avons appris le décès de Gilbert Mahoux le 7 février 2024 à Plaisir (78) à l’âge de 89 ans. Gilbert Mahoux était né à Saint-Jean-de-Monts (85) le 28 août 1934. Il fut admis à l’Ecole polytechnique en 1954, dont il sortit dans le Corps des mines. Il rejoint le Commissariat à l’Energie Atomique (CEA) en 1959 au sein du Service de Physique Mathématique (aujourd’hui Service puis Institut de Physique Théorique, IPhT de Saclay), dirigé alors par Claude Bloch. Si l’on excepte quelques séjours à l’étranger, comme à Stony Brook (New-York) et au CERN (Genève), Gilbert Mahoux a effectué la totalité de sa carrière au CEA, prenant sa retraite en 1994.

img Les premiers travaux de Gilbert Mahoux portent sur des questions axiomatiques en théorie des particules élémentaires. Il obtint son doctorat d’état en Sciences Physiques de l’Université de Paris sous la direction d’André Martin en 1969, avec pour sujet l’ « Extension des propriétés d’analyticité axiomatiques pour des particules de spins quelconques, et relations de superconvergence ».

Inspiré par les travaux, entre autres, de Jacques des Cloizeaux, Gilbert Mahoux, en collaboration étroite avec Mabrouk Benhamou, produit une série de travaux très importants sur le groupe de renormalisation appliqué à la théorie des polymères. Ils montrent que la méthode dite de « renormalisation directe » du modèle d'Edwards, due à J. des Cloizeaux, est mathématiquement équivalente à celle de la renormalisation de la théorie des champs, dans la limite d'un nombre nul de composantes du champ, limite due à Pierre-Gilles de Gennes. Pour cela, ils utilisent la renormalisation dimensionnelle minimale de 't Hooft-Veltman, qui a la propriété de commuter avec la transformation de Laplace-de Gennes.

img Dans lecadre de la théorie des matrices aléatoires, prolongeant un article séminal de Madan Lal Mehta sur une méthode d’intégration sur des matrices, Gilbert Mahoux et M. L. Mehta produisent une série de trois articles marquants sur ce sujet, qui trouvent de nombreuses applications, par exemple en théorie quantique des champs. Suite à un travail de Bertrand Eynard et M.L. Mehta sur les fonctions de corrélations de valeurs propres pour des matrices hermitiennes aléatoires couplées en chaînes, Gilbert Mahoux, avec M. L. Mehta et Jean-Marie Normand, calculent la fonction d’espacement, qui s’exprime, comme dans le cas à une matrice, en fonction d’un déterminant de Fredholm. Les mêmes auteurs ont exprimé une intégrale sur les « variables angulaires » de la quantité exp [tr (A B)], pour deux matrices A et B couplées n x n réelles symétriques, complexes hermitiennes ou symplectiques quaternioniques, en termes des valeurs propres et des fonctions propres d'un hamiltonien relié à celui de Calogero. Le calcul a pu être mené jusqu'au bout pour n=2 et ramené à une seule somme infinie pour n=3. Ces résultats généralisent une formule extrêmement utile et uniquement connue jusqu'alors pour les matrices hermitiennes (formule dite d'Itzykson-Zuber). Gilbert Mahoux aborda des sujets d’une grande variété, allant des inégalités de Bell à des expériences EPR sur deux Qbits.

Les principaux collaborateurs de Gilbert Mahoux furent A. Martin, Guy Auberson, David Atkinson, M. L. Mehta, M. Benhamou.

img Gilbert Mahoux avait également des talents de pédagogue. Citons ses cours dans le Service de Physique Théorique sur le groupe de Lorentz-Poincaré et sur la théorie des champs. Il enseigna également à l’Université de Rabat (Maroc).

Physicien de talent, Gilbert était, peut-être au fond avant tout, un passionné des sciences que l’on qualifiait alors de naturelles. Son éclectisme et sa curiosité couvraient des questions de taxinomie en botanique comme en entomologie, et surtout d’astronomie et de vulcanologie. Ces dernières passions l’ont souvent conduit à se rendre sur des terrains fort lointains pour assister à une éclipse totale ou une éruption volcanique. Aventurier, il aimait découvrir la géographie et la culture de nouveaux pays, des neiges du Kilimandjaro à l’Iran, allant jusqu’à apprendre le Persan. Gilbert Mahoux abordait tous ces différents domaines avec une même pensée rigoureuse et structurée, souvent au sein de sociétés savantes spécialisées. Les années passant, les voyages cessèrent. Mais, conservant les mêmes vivacité d’esprit et capacité à s’enthousiasmer, Gilbert Mahoux, toujours passionné de belles mathématiques, venait d’achever un travail original sur la géométrie du triangle, démontrant l’existence de six points particuliers par chacun desquels passent quatre droites particulières. Un travail dont l'on souhaite aux lycéens actuels de pouvoir apprécier la pure beauté cartésienne.

Nous garderons le souvenir d’un ami, amoureux de sciences, toujours rigoureux et attaché à sa liberté.

IPhT, dépêche du 15/05/2024

 

Célébration des 60 ans de l'IPhT

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Arrivée de Pierre Fleury

dépêche du 01/02/2022

The art of mathematical physics

dépêche du 01/09/2021

Vendredi 28/06, 10:00-10:01
Cours de physique théorique de Saclay - Luca Santoni
Vendredi 05/07, 10:00
Cours de physique théorique de Saclay - Luca Santoni
Vendredi 12/07, 10:00-12:00
Cours de physique théorique de Saclay - Luca Santoni
Catherine Pépin
What is so facinating about supraconductivity?
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Lenka Zdeborova
Médaille de bronze du CNRS et prix Irène Joliot Curie 2018
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Statistical Physics of Some Biological Systems
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A physicist's approach to complex systems
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