Pour ce numéro de la NPR, nous avons demandé aux étudiant.e.s de M1 de nous parler de leur stage qui est bien avancé, voire qui touche à sa fin.
Ce premier article nous a été apporté par Jean Goudot (φ22) qui a bien voulu nous parler de son stage au Danemark à l’interface entre physique et chimie.
NPR : Où est-ce que vous êtes et est-ce que c’est agréable comme ville ?
Jean Goudot : Je suis à Aarhus, au Danemark. J’apprécie beaucoup cette ville qui est à la fois beaucoup plus petite que Paris mais assez grande pour qu’il y ait de nombreuses choses à faire. Donc je peux profiter à la fois de la verdure et du bord de mer mais aussi des jazz jams hebdomadaires en ville ! Les gens sont très accueillants au Danemark et parlent parfaitement anglais.
NPR : Quel est le sujet de votre stage ?
J.G. : En binôme avec Jeppe Kjædegaard Christensen, un doctorant au département de chimie de l’université de Aarhus, on cherche à comprendre la complexation entre une molécule et un ion Na+ au sein d’une gouttelette d’hélium superfluide. Bien que la question appartienne au domaine de la chimie, notre manière de chercher est plutôt physique puisqu’on utilise des impulsions laser femtoseconde afin de pouvoir sonder étape par étape la position relative de la molécule et de l’ion.
Figure 1 – Distribution des vitesses de l’atome d’iode lors de l’explosion de la molécule d’iodobenzene en phase gazeuse. (a) Projection de la distribution 3D des vitesses sur le plan du détecteur. (b) Reconstitution de la distribution polaire des vitesses.
NPR : Qu’est-ce que vous faites concrètement ?
J.G. : Le matin, on allume le laser, le four pour faire évaporer le sodium et on met en route le circuit de refroidissement à l’hélium liquide qui permet de condenser l’hélium en gouttelettes superfluides. Tout ça prend un certain temps à se stabiliser (30 min pour le laser, plusieurs heures pour le reste). Pendant ce temps, il faut quotidiennement réaligner les miroirs en aval du laser. Un fois toutes les optiques alignées, on immortalise des images des faisceaux lasers pour les consigner dans le journal de labo. La partie suivante est assez spectaculaire : il faut remplir les “cold traps” avec de l’azote liquide afin de condenser les impuretés de la chambre à vide. Cette préparation est un peu répétitive mais tout de même fun parce qu’on met de la musique au labo et c’est manuel.
Une fois le setup expérimental prêt, on peut faire nos expériences. Chaque expérience dure une vingtaine de minutes et consiste à tester différents paramètres pour voir si on arrive à former nos complexes, ou de manière générale pour essayer d’affiner notre compréhension de ce qui se passe aux confins de nos chambres à vide. Pendant que les expériences tournent, on remplit le journal de labo et on regarde les résultats de l’expérience précédente avec différents outils d’analyse des données qu’on récupère (mass spectrum, covariance analysis, velocity maps etc.). Il ne faut pas non plus oublier que tous les jours ne ressemblent pas à ça, parce que régulièrement mon doctorant devait enseigner et donc je lisais de la biblio ou je prenais une journée, parfois on veut faire un gros changement sur le montage qui prend la journée, et plus souvent qu’on ne le voudrait on est bloqués par une casse ou un artefact dans les signaux. Sur quatre mois j’ai aussi pris de l’aisance au labo, ce qui m’a valu le droit de faire tourner les expériences que je veux tout seul, avec un matériel fragile, dangereux, et très coûteux. C’est très gratifiant de voir que mes supérieurs me font confiance, et je suis assez fier de n’avoir fait aucun dégât en 4 mois !
NPR : Est-ce que ça a des applications compréhensibles par le commun des mortels ?
J.G. : La recherche au Femtolab est assez fondamentale, donc pas d’applications industrielles. Par contre la résolution en temps de la formation d’une liaison chimique est une question très générale qui intéresse beaucoup de scientifiques.
NPR : Est-ce que ça vous plaît ?
J.G. : Mon second semestre me plaît beaucoup car j’ai été très bien accueilli partout où je suis allé à Aarhus, et que ça fait beaucoup de bien de faire une pause des cours. J’avais très peur de me retrouver tout seul et de m’ennuyer pendant quatre mois. Il se trouve que j’ai pu tisser un vrai lien entre autres avec Jeppe à force d’écouter de la musique en tête à tête au labo, et que j’ai profité d’avoir plus de temps libre pour me remettre au sport, pour travailler mon piano jazz, pour cuisiner, pour regarder des films et pour m’engager à émENSip’ donc je ne me suis jamais ennuyé. Je pense que j’ai eu beaucoup de chance d’être très bien entouré que ce soit au travail, dans ma résidence étudiante ou aux jazz jams. Mon travail au labo m’a plu mais pas au point de lever mon indécision sur mon envie de faire de la recherche, il faudra d’autres stages !
NPR : Une anecdote amusante ?
J.G. : Un jour je faisais une rando tout seul sous la pluie à Mols Bjerge. Je croisais un peu de monde malgré le temps, dont une personne qui faisait du trail. Comme il courait et afin qu’il n’interrompe pas son effort, je lui ai tenu la porte d’une clôture. Il m’a dit “Bonjour !”. Je n’avais rien dit, la seule chose qui pouvait me trahir était mon imper Quechua mais je rappelle qu’il courait, il lui aurait fallu une vision surhumaine pour remarquer. Mon incompréhension de ce qui s’est passé ce jour dépasse mon incompréhension des gouttelettes d’hélium superfluide.
Figure 2 – Photo de Risskov, petite forêt au bord de la mer.
Quittons les pays-bas pour partir sous le soleil de l’Espagne retrouver Jonathan Billet (φ22) pour discuter de son travail sur la turbulence !
NPR : Où est-ce que vous êtes et est-ce que c’est agréable comme ville ?
Jonathan Billet : Je suis à Madrid, capitale beaucoup plus vivable que Paris, même si ça reste une grande ville. J’ai le parc du Retiro à coté de chez moi donc j’ai tout de même un peu de verdure accessible donc ça me va bien. Et pour ce qui est du labo, avec mon maître de stage, nous sommes deux physiciens dans une équipe d’ingénieurs de l’ETSIAE de l’université politechnique de Madrid.
NPR : Quel est le sujet de votre stage ?
J.B. : Le sujet général c’est d’étudier l’apparition de la turbulence dans des écoulements 2D comme l’écoulement de Couette plan. Dans ce type d’écoulement cloisonné entre deux plaques, il y a un régime de transition entre l’écoulement laminaire et l’écoulement complètement turbulent où la turbulence apparait de manière localisée sous forme de bandes obliques dans le plan des plaques. Mon stage porte sur l’étude d’un modèle 1D qui pourrait expliquer simplement ces bandes qui sont observées dans ces écoulements.
NPR : Qu’est-ce que vous faites concrètement ?
J.B. : J’ai commencé par beaucoup de simulations, et je finis par beaucoup d’interprétations et de théorie. Quand je suis arrivé en février, j’avais juste un système dynamique aux dérivées partielles de quatre équations. Donc au début, c’était surtout des simulations en faisant varier le nombre de Reynolds, et ensuite je pouvais répertorier les différents états finaux que j’obtenais des simulations. Cette étape m’a permis de délimiter des domaines d’existences. L’étape suivante a été d’expliquer le phénomène qui fixait les limites de chaque domaines.
Cependant, avec 5 différents états et 5 ou 6 frontières (dépendamment de la condition initiale), j’ai du choisir moi-même dans quelle direction je voulais m’orienter. Du coup j’étais laissé un peu en autonomie sur cette partie là et c’était très plaisant. Et cette exploration un peu insouciante de mon système a fait que j’ai découvert un peu par hasard un système encore plus simple mais qui est capable (jusqu’à un certain point) d’expliquer pourquoi l’écoulement complètement turbulent laisse sa place à des bandes de turbulence lorsqu’on diminue le nombre de Reynolds.
NPR : Est-ce que ça a des applications compréhensibles par le commun des mortels ?
J.B. : Honnêtement je ne suis pas sûr. Ces recherches en hydrodynamique servent surtout à nos ami$\cdot$e$\cdot$s ingénieur$\cdot$e$\cdot$s. Pour avoir effectué ce stage dans une équipe d’ingénieurs, il n’est même pas sûr que moi-même je comprenne les applications de mon travail.
NPR : Est-ce que ça vous plaît ?
J.B. : Si on voit la recherche comme un travail, alors oui, cela me plaît. Je passe mes journées à essayer de comprendre le résultat de mes simulations, j’essaie de comprendre le fonctionnement des équations avec lesquelles je travaille. La curiosité et l’envie de comprendre ce système m’attire et me plaît.
Cela dit, je me trouve un peu trop loin de la physique du monde réel. Alors certes, ces bandes de turbulence ont été déjà observées, mais il y a plus de vingt ans et je ne les ai jamais vues de mes propres yeux. Et puis comme je travaille avec un modèle, je ne peux m’empêcher de me demander s’il est correct, me faisant douter sur l’utilité de ma production lors de ces derniers mois.
Quoi qu’il en soit, en tant que stage faisant parti d’un programme d’apprentissage, je suis vraiment content de l’avoir fait. Cela m’a permis pour la deuxième fois de mettre en application ce que je connaissais, mais aussi d’apprendre de nouvelles choses, et surtout, de savoir ce qu’il me plairait de faire.
NPR : Une anecdote amusante ?
J.B. : Personnellement je retiendrais tout les moments où mes collègues m’ont demandé en quelle année de thèse j’étais. Mais je pense que ce qui m’a vraiment marqué, c’est une anecdote autour de la NPR. Un jour, je discutais avec deux membres de l’équipe du fait que j’avais interviewé Frédéric Moisy (mon ancien professeur d’hydrodynamique) et l’un de mes deux interlocuteur m’informe que Javier Jiménez (notre chef d’équipe) connait Frédéric Moisy et a déjà travaillé avec lui. Après une petite recherche, il s’est avéré qu’ils avaient effectivement publié des papiers ensemble pendant une période allant de 2000 à 2004. Soit une période pendant laquelle je n’avais pas encore connaissance du principe des nombres entiers.
Paradoxalement, le monde est petit en physique macro visiblement.
Article written by Jonathan Billet
August 2024