Les trous noirs sont sans doute parmi les objets les plus mystérieux prédits par la Relativité Générale d'Einstein. Ils restent plus fascinants que jamais car ils se trouvent souvent au cœur des paradoxes entre la mécanique quantique et la relativité générale. La résolution de ces paradoxes conduit les physiciens théoriciens à formuler des conjectures profondes sur les structures fondamentales de la théorie de la gravité quantique. L'une des plus importantes de ces conjectures, connue sous le nom de «Weak Gravity Conjecture», a été proposée dans ce contexte en 2006 par Arkani-Hamed et ses collaborateurs. La version la plus simple de cette conjecture stipule que le rapport charge/masse des trous noirs électriquement chargés, au stade final de l'évaporation de Hawking, doit être supérieur à un, en unité de Planck,  dans tous les univers régis par la mécanique quantique. En termes simples, la conjecture dit que la gravité doit nécessairement être la force à longue portée la plus faible.

Dans un article récent, à paraître dans la revue Physical Review Letters (préprint disponible sur https://arxiv.org/abs/1902.03250), B. Bellazzini de l'IPhT et ses collaborateurs ont enfin fourni une preuve rigoureuse de cette conjecture. Ce résultat important a été obtenu par une ingénieuse «expérience de pensée» où les photons sont dispersés dans un univers où l'une des dimensions de l'espace a été compactée sur un cercle, même si finalement les résultats s’appliquent en fait à notre espace-temps à 4 dimensions habituel. Etablir les propriétés quantiques des trous noirs correspond à constituer une base solide pour les propriétés fondamentales de la gravité quantique. Par ailleurs, la même expérience de pensée a également été utilisée dans le même article pour étudier l'énergie sombre et d'autres théories de la gravité modifiées de la gravité qui visent à expliquer l'accélération de l'univers.

L'apprentissage automatique, qui comprend une large gamme d'algorithmes et d'outils utilisés pour traitement des données, est entrée dans la plupart des disciplines scientifiques ces dernières années. Les sciences physiques ne font pas exception. Un article dans Reviews of Moderns Physics (https://journals.aps.org/rmp/recent), co-écrit par Lenka Zdeborová de l'IPhT, couvre les recherches récentes sur l'interface entre l'apprentissage automatique et les sciences physiques. Il passe en revue les développements conceptuels de l'apprentissage automatique motivés par des connaissances physiques, ainsi que les applications des techniques d'apprentissage automatique à plusieurs domaines de la physique et la fertilisation croisée entre les deux domaines. Il présente la notion de base des méthodes et principes d'apprentissage automatique, puis il décrit des exemples de la façon dont la physique statistique est utilisée pour comprendre les méthodes d'apprentissage automatique. Il passe ensuite à la description des applications des méthodes d'apprentissage automatique en physique des particules et en cosmologie, en physique quantique à plusieurs corps, en informatique quantique et en physique chimique et des matériaux. Il met également en évidence la recherche et le développement de nouvelles architectures informatiques visant à accélérer l'apprentissage automatique.

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Un livre de François David, le tome 1 de la Théorie statistique des champs vient de paraître chez EDP Sciences dans la Collection Savoirs Actuels.

Présentation de l'ouvrage: 

Les idées du groupe de renormalisation développées pour la physique statistique dans les années 1970, en grande partie grâce au prix Nobel de physique Kenneth Wilson, ont entièrement renouvelé ce que l’on appelait la théorie relativiste des champs quantiques, née dans les années 1930 et développée sous la forme de l’électrodynamique quantique dans les années 1950. Un résultat de ce renouvellement est la théorie statistique des champs, une boîte à outils de tout physicien théoricien, de la physique des hautes énergies à la physique statistique.
Ce livre, qui repose sur un enseignement de plusieurs années, notamment dans le parcours « Physique théorique » du Master 2 « Concepts fondamentaux de la physique », à l’École normale supérieure, est une introduction pédagogique à cet ensemble incontournable de notions. Il est destiné aux étudiants et aux chercheurs.

La théorie statistique des champs repose sur la profonde analogie entre les fluctuations quantiques d’un système quantique en dimension d’espace D et les fluctuations thermiques d’un système classique en équilibre à une température absolue T dans un espace de dimension (D + 1), la constante de Planck h jouant le rôle de la température T.  Ce premier tome développe l’aspect « quantique » de la théorie. La première partie du livre est consacrée à l’intégrale de chemin, qui permet de mettre en évidence d’une façon particulièrement claire cette correspondance entre les deux types de fluctuations, sans négliger des aspects avancés (bosons et fermions, états cohérents, spin). Dans une deuxième partie, l’auteur utilise l’exemple typique de la théorie en φ4 pour un exposé détaillé de l’intégrale fonctionnelle, du développement perturbatif, des graphes de Feynman, de la renormalisation perturbative et du groupe de renormalisation en théorie des champs. Le deuxième tome sera consacré aux applications du groupe de renormalisation à la physique statistique, en particulier le calcul des exposants critiques. Seront aussi abordés des sujets reliés : modèle XY, polymères, chaînes de spin, mouillage et membranes, ainsi qu’une introduction à l’invariance conforme et à l’invariance d’échelle en taille finie.

Première de couverture
Dernière de couverture

Félicitations à François!

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