Thématiques transversales - [Physique]
Certaines thématiques scientifiques sont traitées dans plusieurs laboratoires de l’UFR de Physique. Cette rubrique en dresse un recensement.
La biophysique à l'UFR de physique
La plupart des grands secteurs de la biologie sont concernés : des enseignants-chercheurs des laboratoires de l'UFR de physique ainsi que des chercheurs et enseignants-chercheurs rattachés à l'UFR de physique mais appartenant à des laboratoires hors UFR, travaillent sur l'interface physique /biologie.
Les secteurs concernés sont:
- Biologie moléculaire et structurale
(Interactions moléculaires, structure des biomolécules)
- Génétique
(génomique, régulation de l'expression des gènes, biochimie)
- Biologie cellulaire
(organites, membranes, intégration des fonctions biologiques)
- Développement / Physiologie
(embryogénèse, organogénèse, mécanique des tissus, signalisation)
- Neurosciences
(neurosciences cognitives et comportementales, neuroscience computationnelle, neuro-anatomie, neuro-imagerie)
- Microbiologie / Immunologie
(microbiote, biorésistance, virologie, maladies infectieuses)
- Biologie des populations
(génétique des populations, écologie, biodiversité, évolution) - Instrumentation pour la biologie et la médecine
(techniques d’imagerie, capteurs, outils diagnostiques, vectorisation)
- Théorie modélisation
(bio-statistique, modélisation du vivant, systèmes bio-mimétiques)
Les activités en biophysique concernent 12 laboratoires de l'UFR, à des degrés très divers.
Au total, plus de 100 chercheurs / enseignants chercheurs travaillent sur l'interface physique / biologie.
- Thématiques des laboratoires consacrant 100 % de leurs activités en biophysique
- Laboratoire Jean Perrin - LJP : thématiques multiples
- Physico-Chimie Curie - PCC : thématiques multiples
- Thématiques des laboratoires consacrant 30 à 50 % de leurs activités en biophysique
- Laboratoire de Physique Statistique - LPS : thématiques multiples
- Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes - PMMH : thématiques multiples
- Thématiques des laboratoires consacrant moins de 20 % de leurs activités en biophysique
- - Institut Langevin "Ondes et Images"
- - Institut des Nanosciences de Paris - INSP
- - Laboratoire Kastler-Brossel - LKB
- - Laboratoire de Physique et d'Étude des Matériaux - LPEM
1 (même) thématique
Laboratoire de Physique et d'Étude des Matériaux - LPEM
2 thématiques
- - Laboratoire de Physique Théorique de l'ENS - - LPTENS
- - Laboratoire de Physique Nucléaire et des Hautes Énergies - LPNHE
- - Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée - LPTMC
1 (même) thématique
- - Modélisation mésoscopique de l’ADN;
- _ Structures et fonctions membranaires;
- - Bio mimétisme de la perception mécanique;
- - Dynamique de mutation dans des populations bactériennes + biofilms;
- - Imagerie fonctionnelle in toto du cerveau chez le poisson zèbre;
- - Physique statistique appliquée à la biologie;
- - Réseaux chimiques et morphogenèse.
-
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- - Membranes et fonctions cellulaires;
- - Motilité cellulaire, comportements collectifs, moteurs moléculaires;
- - Mécanique et génétique du développement embryonnaire et tumoral;
- - Physique de la cellule ciliée;
- - Dynamique et structure du génome dans l’espace nucléaire;
- - Cryo-Electron Microscopy;
- - Approches théoriques (Mécano-biologie, physique statistique hors-équilibre et méthodes d’inférence);
- - Instrumentation (microfabrication, microfluidique, microscopie super-résolution).
- - Expériences sur molécules uniques;
- - Mécanismes moléculaires membranaires;
- - Organisation bactérienne;
- - Mécanique des tissus et embryogénèse;
- - Comportements collectifs et sociaux;
- - Approches statistiques des processus biologiques (réseaux neuronaux en particulier).
- - Mécanique cellulaire et motilité;
- - Bio-mécanique et croissance de racines;
- - Locomotion bio-inspirée (interaction fluide/structures);
- - Dynamique collective des bactéries;
- - Séparation d’objets biologiques par ondes sonores.
- - Biologie structurale (cryoMET, reconstruction d’images);
- - Protéines impliquées dans la précipitation intracellulaire dans les cyanobacteries;
- - Développement d'un robot de cristallisation de cristaux 2D de protéines membranaires;
- - Imagerie confocale à fluorescence et imagerie corrélative électronique à balayage;
- - Bio informatique pour l’analyse de séquences d’ADN, repliement des protéines;
- - Synthèse ab initio d’acides aminés, chimie prébiotique;
- - Application de la dynamique moléculaire à l'étude des transitions de phases dans les protéines.
. Institut Langevin - ondes et images :
Imagerie par résonance magnétique
Imagerie dans les milieux diffusants.
. Institut des NanoSciences de Paris - INSP :
Comportement optique de matériaux biologiques (ex: ailes de papillons)
Biomécanique, biomatériaux
. Laboratoire Kastler Brossel - LKB :
Imagerie par résonance magnétique
Imagerie dans les milieux diffusants
. Laboratoire de Physique et d'Etude des Matériaux - LPEM
Imagerie de fluorescence à haute résolution
Micro-endoscopie non linéaire in vivo
. Laboratoire de Physique et d'Etude des Matériaux - LPEM
- Imagerie de fluorescence à haute résolution;
- Micro-endoscopie non linéaire in vivo;
- Nanosondes pour l'imagerie cellulaire et in vivo;
Microscopie à optique adaptative pour l'imagerie neuronale in vivo.
- . Laboratoire de Physique Nucléaire et des Hautes Energies - LPNHE
- Modélisation de la différentiation cellulaire et conséquences sur les mécanismes possibles à l'œuvre dans la carcinogénèse;
- Aspect dynamique de l'émergence de structures nouvelles dans les systèmes biologiques.
- . Laboratoire de Physique Théorique de l'ENS - LPTENS
Biophysique statistique, apprentissage et inférence, applications aux systèmes biologiques.
- . Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée - LPTMC
- Architecture et dynamique fonctionnelles des génomes.
- Marche aléatoire et application dans le vivant
- Inférence statistique et réseaux biologiques.
. Institut de la Vision
. Laboratoire des BioMolécules
.Laboratoire Matière et Systèmes Complexes - MSC
Thématiques traitées
- • Membranes, interactions peptides membranes;
- • Instrumentation (microfabrication, microfluidique, mesures de forces, mesures électriques);
- • Développement de microscopie(s) optiques pour l’optogénétique, la rétine et les neurones :
- Imagerie holographique;
- Imagerie de phase;
- Spectroscopie;
- Mesure, imagerie, et contrôle optiques de la température.
Les plasmas à l'UFR de physique
Le pôle Plasmas fait partie de l'UFR de physique de Sorbonne Université.
Il est le porteur du labEx Plas@par qui a été sélectionné en février 2012. Le projet rassemble plus de 140 scientifiques d’Île-de-France travaillant sur les plasmas dans différents secteurs (dont un certain nombre hors de Sorbonne Université) : physique et astrophysique, mathématiques, informatique et sciences de l’ingénieur.
Fortement impliqué dans la physique et dans la simulation numérique des plasmas, ce labEx aborde les plasmas sous leurs conditions les plus diverses, comme les intérieurs stellaires, le milieu interstellaire, les plasmas froids, la fusion thermonucléaire et les propulseurs à plasma.
L'état plasma
L'état plasma est le quatrième état de la matière. Dans notre environnement immédiat, nous ne le rencontrons que dans des situations exceptionnelles - les éclairs d'orage et les enseignes lumineuses. Il est donc moins connu que les trois autres états (solide, liquide, gaz).
Pourtant cet état où la matière est ionisée, constituée d'ions et d'électrons, est celui qui est le plus répandu dans l'Univers. On le trouve dans l'intérieur des étoiles et dans le milieu interstellaire, aussi bien que dans les galaxies lointaines. Si nous voyons l'Univers, nous le devons à cet état de plasma.
Les laboratoires associés à Sorbonne Université l'étudient sous toutes ses formes, y compris sous celle de plasma confiné pour atteindre la fusion nucléaire.
Les laboratoires de Sorbonne Université où se font des recherches en physique des plasmas sont constitués en réseau depuis septembre 2010. Dans certains laboratoires toutes les équipes font de la physique des plasmas, dans d'autres seule une équipe ou deux en font. Seules les équipes concernées sont listées ici.
• Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP):
- Equipe Plasmas Chauds Impulsionnels
- Equipe Plasmas de Fusion magnétique
• Laboratoire d'Etudes Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique (LESIA) :
• Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA):
- Milieu interstellaire et plasmas
- Plasmas stellaires et astrophysique de laboratoire
• Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses (LULI):
- Equipe Interaction laser-plasma
- Equipe de Physique Atomique des Plasmas Denses
- Equipe Théorie et Interpretation, Plasmas et Simulations
- Equipe Sources de Particules et de Rayonnement Intense
- Equipe Physique de la matière à haute densité d'énergie par laser
- Equipe Particules, applications, rayonnement et interaction
• Institut des Nanosciences de Paris (INSP) :
- Equipe Agrégats et Surfaces sous excitations intenses
• Laboratoire de Chimie Physique Matière et Rayonnement (LCPMR) :
- Pôle Réactivité sous rayonnement d'espèces en phase diluée
Au niveau Licence :
• Niveau L3
- UE optionnelle "Fusion thermonucléaire" (LP396) - Descriptif de l'UE
Au niveau Master 1 :
Voir le site du Master
• 2 UE optionnelles :
- "Plasmas : Bases Physiques" (MP034)
- "Plasmas dans la Fusion, l'Astrophysique, l'Industrie. Rayonnement et Diagnostics" (MP041)
Au niveau Master 2 :
- Parcours "Plasmas : de l'Espace au Laboratoire"
- Spécialité "Optique, Matière, Plasmas" (OMP), cohabilitée avec Paris 11, UVSQ, Ecole Polytechnique, Institut d'Optique
- Spécialité Sciences de la fusion cohabilitée entre 10 établissements sur toute la France
- Spécialité Astronomie et Astrophysique cohabilitée avec l'Observatoire de Paris, Paris 7, Paris 11.
Voici quelques liens non exhaustifs concernant la physique des plasmas en ligne en France et partout dans le monde.
Grand public
- Le roman de l'électron
- Introduction à la physique spatiale
- Les trajectoires de particules chargées dans un champ magnétique
- Les aurores polaires dans le Système Solaire
- Comment l'observatoire de Paris s'est lancé dans la recherche spatiale
- L'exploration de la magnétosphère terrestre
- La fusion magnétique : les grands principes
- Pour reproduire les aurores boréales : la Planeterrella
Physiciens
- Que sont les rayons cosmiques ?
- Une introduction au vent solaire
- Les publications du groupe Plasma du LESIA expliquées en français
Spécialistes
- Astrophysique sur Mesure
- Division Plasma de la Société Française de Physique
livres en ligne
- Baumjohann W., Treumann, R. A., Basic Space Plasma Physics, Imperial College Press, 1997
- Moffath K. Magnetic field generation in electrically conducting fluids, 1978 (numéro 28 de la liste)
Le pôle Plasmas est le porteur du labex Plas@par qui a été sélectionné en février 2012 lors de la seconde vague des investissements d'avenir.
Le projet rassemble plus de 140 scientifiques d’Île-de-France travaillant sur les plasmas dans différents secteurs.
Il est porté par les laboratoires suivants : LERMA, LPP, LULI, INSP, LCPMR ainsi que l'ONERA. Sont associés aussi des chercheurs des laboratoires : CPHT, IAS, LJLL, LESIA et LKB.
Plas@par comporte 3 axes:
- étude des processus fondamentaux dans les plasmas,
- développement de codes numériques,
- expériences et observations innovantes.
Ces axes couvrent 6 thèmes:
(i) turbulence, instabilités et de transport d'énergie,
(ii) reconnexion magnétique,
(iii) chocs,
(iv) matière dans des conditions extrêmes,
(v) plasmas dans les gaz moléculaires,
(vi) interaction des plasmas avec des solides et des liquides.
Le Labex PLAS@PAR s'est terminé le 31 décembre 2019. Une nouvelle structure a démarré en 2020 et reprend les actions initiées par le Labex: Fédération de recherche PLAS@PAR
La cosmologie à l’UFR de Physique
La cosmologie est la discipline qui étudie l'origine, la nature, la structure et l'évolution de l’Univers. Pour les fins de ce tour d’horizon, on définira ‘cosmologie’ (de façon certes un peu arbitraire) comme toutes les activités de recherche qui s’intéressent à des systèmes ou phénomènes d’une taille au-delà de celle d’une galaxie (à quelques exceptions près).
À l’UFR de Physique, plusieurs équipes dans plusieurs laboratoires travaillent dans la thématique, sous plusieurs angles d’attaque, à la fois théoriques, expérimentaux ou observationnels.
Quelques initiatives d’animation communes existent.
(État des lieux réalisé en janvier 2021, susceptible d’évolution).
1 - Institut d'Astrophysique de Paris (IAP)
- Relativité générale (incl. ondes gravitationnelles) et extensions
- Univers primordial (inflation)
- Théorie des perturbations cosmologiques
- Rayons cosmiques
- Trous noirs massifs
- Sursauts gammas
- Nucléosynthèse primordiale et stellaire
- Spectroscopie du gaz intergalactique, circumgalactique et interstellaire
- Sources lointaines
• Équipe: Grandes structures et univers profond
- CMB
- Lensing
- Grandes structures et relevés de galaxies
- Simulations numériques
• Équipe: Origine et évolution des galaxies
- Origine des galaxies
- Galaxies lointaines
2 - Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC)
• Équipe: Cosmochimie
- Origine des minéraux et/ou de la matière organique
- Formation du système solaire et des planètes
3 - Laboratoire d'Études de Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et Atmosphères (LERMA)
- CMB
- Univers primordial (inflation, réionisation)
- Matière Noire
- Trous noirs massifs
- Origine des galaxies et galaxies lointaines
- Simulations numériques
- Champs magnétiques à grande échelle
- Interaction radiation-matière
4 - Laboratoire d'Études Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique (LESIA)
- e.g. James Webb Space Telescope, Very Large Telescope Interferometry…
- (Simulations numériques)
5 - Laboratoire Kastler-Brossel (LKB)
• Équipe: Fluctuations quantiques et relativité
- Tests des lois de la gravité et extensions
• Équipe: Optomécanique et mesures quantiques
- Ondes gravitationnelles (instrumentation ultrasensibles, expérience VIRGO).
6 - Laboratoire de Physique de l'École Normale Supérieure (LPENS)
- CMB
- Grandes structures et relevés de galaxies
- Relativité générale et extensions
7 - Laboratoire de Physique Nucléaire et des Hautes Énergies (LPNHE)
- Rayons cosmiques de haute énergie
- Détection Directe de la Matière Noire
- Supernovæ, accélération de l’expansion de l’Univers, Énergie Noire
- Formation des grandes structures, théorie des perturbations cosmologiques
- Grandes structures et relevés de galaxies
8 - Laboratoire de Physique Théorique et Hautes Énergies (LPTHE)
• Équipe: Physique des Particules et Cosmologie
- Ondes gravitationnelles
- Matière Noire (théorie et phénoménologie)
- ICAP journal-club: "Initiative in Cosmology and AstroParticle Physics at IAP”, Monthly meeting in particle astrophysics and cosmology.
