Lundi 20 mai : Jour férié
Lundi de Pentecôte
Lundi de Pentecôte
La Franco-Suédoise Anne L’Huillier, le Français Pierre Agostini et l’Austro-Hongrois Ferenc Krausz sont distingués pour leurs travaux permettant d’observer des processus électroniques à la plus petite échelle de temps possible.
(article de David Larousserie)
C’est le prix Nobel le plus rapide de l’histoire. L’Académie suédoise a célébré, mardi 3 octobre, l’« attoseconde » – une durée vraiment très très courte – en distinguant la Franco-Suédoise Anne L’Huillier, le Français Pierre Agostini et l’Austro-Hongrois Ferenc Krausz. L’attoseconde ? Un clignement d’œil, aussi fugace soit-il, reste 1 000 000 000 000 000 de fois plus long que cent attosecondes. En une attoseconde, la lumière parcourt trois angströms, soit la taille typique d’un atome.
Cette grandeur vaut exactement 10-18 seconde. Elle est 1 000 fois plus courte qu’une autre unité récompensée précédemment par le jury Nobel, en 1999, mais en chimie : la femtoseconde.
Le Nobel de physique de cette année ne célèbre pas un mot nouveau bien sûr, mais les pionniers qui lui ont donné vie sous forme de flashs lumineux ultraviolets et durant quelques centaines d’attosecondes. Il aura fallu plus de dix ans d’effort aux lauréats pour y parvenir.
Anne L’Huillier, 65 ans, professeure à l’université de Lund, en Suède, devient la cinquième physicienne primée et la seizième personne médaillée pour la France. Et Pierre Agostini, né en 1941, ex-chercheur au Commissariat à l’énergie atomique (CEA) et aujourd’hui à l’université d’Etat de l’Ohio, la dix-septième. Les deux Français partagent le prix à parts égales avec Ferenc Krausz, 61 ans, professeur à l’Institut Max-Planck d’optique quantique, près de Munich (Bavière).
Voir les électrons danser
Le Canadien Paul Corkum, bientôt 80 ans, de l’université d’Ottawa, manque à l’appel, lui qui avait reçu le prix Wolf en 2022, souvent une antichambre du prix Nobel, avec déjà Anne L’Huillier et Ferenc Krausz. Leurs noms circulaient si intensément que l’an dernier l’université d’Ottawa avait devancé l’annonce du jury Nobel en mettant en ligne prématurément un communiqué victorieux, qui resterait sur le Web plus de quelques attosecondes… Ces scientifiques ont chacun contribué à doter les chimistes et les physiciens de caméras ultrarapides pour filmer des processus encore invisibles, car bien trop brefs pour être saisis. Avec des lasers envoyant des impulsions pendant seulement quelques femtosecondes, les chimistes avaient pu voir pour la première fois des liaisons chimiques se casser. Comme dans l’effet stroboscopique, où les scènes semblent se figer sous l’effet de la succession des flashs. Ici, les scènes ne sont pas celles de danseurs de boîte de nuit, mais d’objets tout aussi remuants, à des échelles infiniment plus petites, des électrons au cœur des molécules, responsables des liaisons chimiques. Avec les attosecondes, c’est un monde encore plus profond et agité qui se révèle. On y voit des électrons qui s’arrachent d’un noyau, qui sautent d’un atome à l’autre, qui prennent des formes bizarres dans l’espace ou encore qui passent d’un état d’énergie interne à un autre, comme des grimpeurs à une échelle. La technique précédente des femtosecondes n’est plus opérante, car les couleurs des lasers, ou fréquence, sont alors à leur limite : leur champ électromagnétique oscille lui-même trop lentement. Pour continuer la course de vitesse, il fallait donc augmenter les fréquences et générer des ultraviolets ou des rayons X. Le problème est qu’il n’existe pas de milieu amplificateur capable de produire des lasers à ces couleurs-là… Une compétition entre plusieurs groupes s’est donc engagée pour partir des lasers existants et multiplier leur fréquence. Comme lorsqu’on souffle plus fort dans une flûte, on crée des fréquences plus hautes, multiples de celle d’origine. Mesurer la durée des impulsions C’est le groupe d’Anne L’Huillier, alors au CEA, qui à partir de 1987 l’emporte. Elle excite des gaz, argon, xénon… à l’aide d’un laser et, comme par magie, jaillissent de nouveaux photons « attosecondes ». « Elle a eu l’intuition de regarder la lumière qui sortait et pas, comme les autres équipes, les particules, électrons ou ions », indique Thierry Ruchon, qui a passé trois ans de postdoctorat dans son laboratoire à Lund, qu’elle a rejoint en 1995. « Elle était un peu la seule à croire à l’intérêt de ces photons et a dû batailler contre sa hiérarchie pour poursuivre son travail », indique Philippe Balcou, son premier thésard sur le sujet, aujourd’hui au Centre lasers intenses et applications, à Bordeaux. « Anne est un peu comme le commissaire Adamsberg, le héros des romans de Fred Vargas. Elle a des intuitions qui peuvent sembler floues, mais elle a raison !, ajoute Thierry Ruchon. Il n’y a pas chez elle d’arrogance. »
Mais l’histoire n’est pas finie, car le problème est qu’on ne comprend pas bien ce qui se passe et, surtout, qu’on ne sait pas mesurer la durée des impulsions générées ni prouver qu’elles sont bien attosecondes !
L’explication viendra plus tard, sous la plume de Paul Corkum, en 1993, puis sous celle du Canadien et d’Anne L’Huillier elle-même, assistés de collègues (Maciej Lewenstein, Philippe Balcou…), qui joignent leurs efforts en 1994.
La chose amusante est que la réponse est liée à la cible qu’on cherche à voir, à savoir les électrons dans les atomes. En bombardant les gaz à l’aide de lasers très intenses, les électrons changent leur trajectoire, à la limite d’être arrachés des atomes. Puis, comme s’ils étaient attachés à un ressort, ils reviennent en émettant une impulsion de lumière très brève. En décrivant ce comportement, Paul Corkum écrivait dans son article de 1993 qu’il serait « essentiel pour les expérimentateurs d’être vigilant à l’égard de ces paramètres cruciaux dans le futur ». Ces collègues l’ont écouté, notamment pour parvenir à synchroniser les impulsions originelles et obtenir les précieuses attosecondes.
Produire des lasers attosecondes
L’autre progrès décisif n’arrive qu’en 2001 grâce à deux groupes, indépendamment l’un de l’autre. Le premier, en juin, au Laboratoire d’optique apppliquée à Palaiseau (Essonne), sous la houlette de Pierre Agostini, avec Philippe Balcou et Harm Gert Muller. Le second en novembre, chez Ferenc Krausz, alors à l’université de Vienne, avec Paul Corkum. Les deux équipes parviennent pour la première fois à chronométrer ces impulsions et mesurer leur durée. Soit sous forme d’une pulsation unique (Vienne), soit sous forme d’un train d’une dizaine de « pulses » (CEA).
Pour l’anecdote, les deux groupes ont utilisé une technique mise au point à la fin des années 1990 par deux lauréats du Nobel de 2018, le Français Gérard Mourou et la Canadienne Donna Strickland. Celle-ci permet de réduire la durée des impulsions des lasers, ce qui favorise la génération d’attosecondes.
Depuis, les records se sont succédé, avec, pour la plus petite impulsion dans le domaine des rayons X, 43 attosecondes. Ces stroboscopes, nourrissant quelque 400 articles scientifiques chaque année, éclairent aussi d’un jour nouveau divers processus au cœur de prochaines innovations en électronique. Outre l’ionisation d’un gaz des origines, les chercheurs peuvent voir la forme que prend l’enveloppe de l’électron autour d’un noyau, son orbitale moléculaire. Ils peuvent aussi étudier la dynamique collective des électrons dans des solides, comme les nouveaux matériaux bidimensionnels à base de carbone ou d’autres matériaux, qui pourraient être supraconducteurs, isolants, semi-conducteurs ultrarapides… Ils peuvent même voir à quelle vitesse la lumière arrache un électron, par effet photoélectrique. Effet qui a valu à Albert Einstein son prix Nobel en 1921.
Le CEA dispose depuis 2017 d’une plate-forme, l’Attolab, avec trois lignes de lumière attosecondes envoyant les précieux pulses 10 000 fois par seconde. Et espère décupler cette cadence prochainement. Certains fabricants de lasers ont même à leur catalogue des équipements attosecondes, qui sortent donc déjà des laboratoires.
Et puis, le mot suivant est prêt : zeptoseconde, 1 000 fois plus court. Futur Nobel ?
David Larousserie
Voici les coefficients aux concours pour la filière MPI*/MPI en 2023.
Pour les néophytes:
X désigne l'Ecole Polytechnique (concours extrêmement (en MPI* à Fermat en 2023: 5 admissibles, 1 admis sur 17)
Centrale désigne le concours Centrale (qui comprend entre autres les écoles Centrale Supélec, Centrale Lyon, Centrale Lille, Centrale Nantes, Centrale Méditerranée, SupOptique, l'ENSEA).
CCMP désigne le concours Mines Ponts (avec les Mines de Paris, les Ponts et Chaussées, Telecom Paris, SupAéro, l'ENSTA et d'autres).
CCINP désigne le Concours Commun Polytechnique (avec l'Ensimag entre autres).
Le concours des ENS est extrêmement difficile et concerne ceux qui veulent devenir chercheurs ou professeurs en Informatique (3 admis cette année sur concours, les 3 premiers de la MPI*, plus un MPI sur dossier) . C'est le seul concours où la physique n'est pas évaluée. A noter qu'on attend une ouverture du concours à ceux qui veulent étudier les mathématiques et non l'informatique.
Il est primordial de garder une vie saine, et donc de faire du sport assez régulièrement. Il n'y a pas de créneau prévu dans votre emploi du temps, à vous de voir selon vos disponibilités (variables selon les semaines). Voici le planning des activités proposées le soir au lycée.
Par ailleurs, vous pouvez aller courir le long de la Garonne (vous ne sera pas les seuls!). Vous pouvez aussi aller à la piscine Léo Lagrange, qui se trouve à 1/4 d'heure du lycée, près de la gare SNCF.
L’objectif de la classe préparatoire MPSI est de préparer aux concours des Ecoles d’ingénieurs ou des Ecoles Normales Supérieures. Pour cela, vous aurez droit pendant deux, voire trois ans, à des semaines bien remplies : des cours à comprendre et à apprendre, des travaux dirigés (TD) à préparer, des travaux pratiques (TP) en Sciences Physiques à préparer parfois, des compte-rendus de TP à rédiger quasiment toutes les semaines, des interrogations orales (colles) chaque semaine, des devoirs non surveillés (DM), des devoirs surveillés (DS) ... La quantité de travail demandée est importante, mais reste raisonnable avec une bonne organisation, reposant sur un travail régulier.
Planifiez vos soirées avec les temps consacrés à la relecture des cours du jour, la recherche des exercices du jour, la préparation des colles et des DS, puis les devoirs prévus à l’avance (compte-rendus de TP, DM). Surtout il faut éviter les soirées jusque tard dans la nuit pour finir un DM ou de réviser un DS la veille de ce dernier ; vous serez endormi et moins efficace le lendemain. Evitez impérativement les semaines Mathématiques ou Physique, selon le DS du samedi.
L’entraide est importante ; attention cependant, travailler en groupe peut être propice au bavardage et à la perte de temps. Il s’agit de s’aider, pas de « repomper » la solution d’un exercice, ou de faire un copier-coller d’un compte-rendu de TP.
Les activités extrascolaires sont bénéfiques, à condition de ne pas devenir trop envahissantes. Détendez vous après une journée de cours (marche en ville, footing le long de la Garonne, …), vous serez plus efficace quand vous vous remettrez ensuite au travail.
La première difficulté est d’apprendre correctement le cours.
Ce sera d’autant plus facile que l’on aura été attentif en cours, qu’il soit écrit au tableau ou présenté au vidéoprojecteur. Il faut prendre le maximum de notes, même si vous disposez d’un polycopié : celui-ci doit être vu comme une base de travail, et non comme un tout qui se suffit à lui-même. Par ailleurs il y a des remarques faites oralement par le professeur et non nécessairement écrites au tableau que vous aurez tout intérêt à noter.
Il est très fréquent de ne pas avoir tout suivi en cours, on n’est rarement parfaitement attentif pendant les deux ou trois heures de cours, surtout en fin de séance. L’important est qu’en relisant le cours à tête reposée le soir, tout redevienne bien clair.
Lire le cours ne suffit pas pour l’apprendre. L’apprendre en totalité par cœur est par ailleurs inutile. On lit plusieurs fois le cours pour avoir bien compris, on réécrit au brouillon les théorèmes et les définitions, on refait les figures (ce qui permet de s’approprier les notations) , on apprend par cœur les définitions, les propriétés et les théorèmes.
Il peut être utile de faire des fiches qui résument le cours.
Il est impératif d’avoir lu, appris, compris le cours d’une séance sur l’autre.Si un point reste confus, n’hésitez pas à demander de l’aide (à vos camarades, à votre professeur).
On refait systématiquement tous les exercices du cours (on lit l’énoncé, on fait une figure si nécessaire, on résout), ainsi que ceux faits en TD. Il y a des exercices d’application directe du cours, pour s’entraîner à utiliser une formule ; ces exercices sont sans difficulté. Il y a des exercices plus techniques, plus ou moins guidés, certains très classiques (que tout taupin doit avoir vu).
L’entraînement est fondamental. Dans un premier temps, vous aurez probablement un peu de mal sur les exercices donnés par le professeur ; en fin d’année, quand vous serez plus entraîné, vous pourrez (voudrez ?) chercher des exercices supplémentaires.
Ne négligez pas les applications numériques ; l’expérience montre que les élèves font souvent des erreurs en tapant les valeurs sur leur calculatrice par manque d’habitude. Vérifiez l’unité, le bon nombre de chiffres significatifs.
Soignez la rédaction– c’est normal d’aller vite au brouillon ou en TD, cependant profitez des DM pour vous entraîner à bien rédiger. En DS, il faut bien rédiger, mais ne pas perdre de temps non plus en bavardage inutile.
On n’écrit pas des affirmations non justifiées. Un résultat juste mais non justifié sera non noté ; un résultat erroné, par exemple à cause d’une erreur dans l’application numérique, mais s’appuyant sur un raisonnement juste rapportera au moins la moitié des points.
Une application numérique s’appuie sur une formule littérale ; pour avoir le maximum de points, il faut donner les deux.
Pour gagner en lisibilité, sautez des lignes entre les questions et encadrez le résultat final.
Une calculatrice est nécessaire en CPGE, mais contrairement à ce qu'annoncent les fabricants, il est inutile d'en avoir une extrêmement puissante.
Elle doit être graphique, avec un écran suffisamment grand pour être lisible.
Les principaux fabricants sont Texas Instrument (TI) et Casio. Les TI 82/83/84/89 et N-spire conviennent; la TI 83 Premium est un bon choix. Chez Casio, la Graph 25+ suffit, la Graph 35+ est plus complète. La calculatrice Numworks est aussi très recommandable et prise en main aisée.
Vous aurez besoin de la calculatrice en cours, TD, TP, DS, colles de Physique et de Chimie, et presque jamais en Mathématiques.
Aux Concours, elle est assez souvent interdite aux épreuves écrites et elle est nécessaire aux épreuves orales.
Voilà un guide qui explique toutes les conventions de code communes en OCaml: l'indentation, le parenthésage, etc... https://cs.brown.edu/courses/cs017/content/docs/ocaml-style.pdf
Ce ne sont pas des règles absolues à respecter impérativement, mais ce sont des très bonnes pratiques à adopter pour produire du code lisible et surtout pour s'habituer à lire du code OCaml, car dans l'industrie et la recherche, le code OCaml est écrit suivant ce type de conventions. Dans certains projets, c'est absolument obligatoire que les développeurs et développeuses adoptent le même style et les même conventions
Voilà un article intéressant de la revue Techniques de l'Ingénieur.
Bonne lecture!
https://sciencesindustrielles.com/projets/tipe/