Dans le cadre du projet de recherche STATE, financé par l’agence nationale de la recherche (ANR), nous avons réalisé une maquette de grue pour illustrer notre approche scientifique. La vidéo ci-dessous montre que pour transporter une charge d’un point initial à un point final, si on ne prend aucune précaution, on engendre de grandes oscillations de la masse suspendue. La compréhension fine de la dynamique de la grue permet d’anticiper et d’appliquer un protocole astucieux (ESE pour l’anglais Engineering Swift Equilibration) au point de suspension de la charge : la forme complexe du déplacement du point d’ancrage du câble, calculée mathématiquement, permet d’atteindre rapidement le point d’arrivée avec de très faibles oscillations parasites ! On dit qu’on a court-circuité le transitoire final.
Dans nos recherches, nous nous intéressons à des systèmes de très petite taille, comme des leviers pour la microscopie à force atomique (leur longueur n’est que de quelques dixièmes de millimètres). Pour les faire bouger, on retrouve des problèmes similaires à ceux illustrés par la grue ci-dessus : il faut comprendre au mieux le système pour anticiper et interdire (ou contrôler) ses oscillations. La tache se complique à petite échelle, où le mouvement Brownien vient perturber le mouvement prévisible du système : cette agitation thermique des atomes revient un peu à piloter la grue au milieu d’une tempête ! On adopte alors une description probabiliste de notre système : c’est une approche de physique statistique.
Regarder la maquette en action pendant la fête de la science 2021 sur la chaine youtube de l’ENS de Lyon
Pour aller plus loin :
S. Dago & al., SciPost Physics 9, 064 (2020)
S. González-Resines & al., Phys. Rev. Appl. 8, 054008 (2017)