Département de Physique de la Matière Condensée (DPMC)
Département de Physique Nucléaire et Corpusculaire (DPNC)
Département de Physique Théorique (DPT)
Groupe de Physique Appliquée (GAP)

Département de Physique de la Matière Condensée (DPMC)

La matière qui nous entoure semble banale tant on s'est habitué à elle. Cependant, à regarder de plus près des matériaux communs, comme le cuivre oxydé, la suie, la rouille, mais aussi des matériaux plus exotiques contenant du platine et de l'uranium, révèlent des trésors insoupçonnés. Qu'il s'agisse de solides, de liquides, de verres, de polymères, les matériaux fascinent d'autant plus les chercheurs qu'ils en exploitent leurs propriétés, et que des nouveaux matériaux et des nouvelles propriétés physiques soient découverts.

Bien souvent, ces propriétés naissent de la structure cristalline des matériaux, autrement dit de l'agencement plus ou moins régulier des atomes qui constituent ces derniers. La nature des liaisons électroniques existant entre ces atomes revêt également une importance cruciale. Elle explique bien des phénomènes qui ont révolutionné le domaine depuis une vingtaine d'années et qui ont pour nom : supraconductivité à haute température, ferroélectricité, magnétisme, conductivité quantifié pour mentionner juste quelques uns.

La physique de la matière condensée est sans doute, à l'heure actuelle, le domaine de la physique qui emploie le plus grand nombre de chercheurs, et qui produit le plus de résultats susceptibles d'intéresser l'industrie et l'économie.

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Département de Physique Nucléaire et Corpusculaire (DPNC)

Au Ve siècle avant JC, Démocrite aurait eu l’intuition de l’existence d’une particule fondamentale de matière en observant le sable. Il l’appela atomos, littéralement « qui ne peut être coupé ». Son intuition géniale a été fabuleusement enrichie par les découvertes du XXe siècle grâce à l’essor de la physique des particules et des hautes énergies.

Le Département de Physique Nucléaire et Corpusculaire participe très étroitement à l’aspect expérimental de cette aventure scientifique, profitant notamment de la proximité du CERN, l’un des plus grands centres mondiaux permettant de tester cette physique si déroutante de l’infiniment petit.

Avec les forces qui règnent entre elles et l’espace-temps dans lequel elles évoluent, ce zoo apparemment exotique de particules forme un ensemble cohérent, le modèle standard. Il permet d’expliquer de très nombreux phénomènes, mais d’importantes questions restent ouvertes : Comment certaines particules acquièrent-elles une masse ? Où sont passées les particules d’antimatière qui peuplaient les premières instants de l’Univers ? Existe-t-il une particule messagère de la force de gravitation ?

La physique des hautes énergies n’a sans doute pas fini de produire des Prix Nobel.

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Département de Physique Théorique (DPT)

D’où vient l’Univers ? Quelle est son histoire ? Où va-t-il ? A quelles forces est-il soumis ? Voilà quelques-unes des questions qui occupent les physiciens théoriciens et qui, comme la science dont elles sont issues, n’ont quasiment aucune limite.

De la cosmologie à la physique théorique des particules, en passant par les systèmes chaotiques, imprévisibles, sans oublier les modèles théoriques permettant de décrire le comportement de certains matériaux, la physique théorique s’attaque aux problèmes les plus vertigineux, maniant avec habilité les mathématiques les plus subtiles.

Ainsi, nombre de scientifiques travaillent aujourd’hui à trouver la clé théorique qui permettra de réconcilier la physique quantique, celle de l’infiniment petit, et la physique de la relativité générale, celle de l’infiniment grand, dans une Théorie du Tout. Plusieurs hypothèses différentes, dont celle des supercordes, tentent d’établir ce lien. Mais elles attendent encore la contribution décisive d’un futur « Einstein ». Sera-t-il ou elle issu(e) de la Section de Physique genevoise ?

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Groupe de Physique Appliquée (GAP)

La physique ne se contente pas de révéler les secrets de l’Univers. Elle apporte bien plus à la société en contribuant à l’économie et à l’environnement, par le biais des applications découlant de ses découvertes. C’est pour faciliter ce passage de la physique fondamentale vers les applications que le GAP a été mis sur pied en 1980 (GAP = Group of Applied Physics, ainsi que « fossé entre les mondes académique et industriel »). Ses centres d’intérêt sont volontairement divers pour multiplier les chances de transfert de technologies.

Aujourd’hui, le GAP réunit quatre groupes actifs dans les domaines de la biophotonique, de l’optique, de la physique du climat ainsi que de la supraconductivité et des matériaux.

Le premier développe de nouveaux procédés afin de suivre et même contrôler des systèmes biologiques et atmosphériques. Les applications ciblées sont l’identification de bactéries dans l’air ambiant, la mesure de polluants, la détection précoce de cancers et le contrôle de la foudre. Le second travaille en communications classique et quantique par fibre optique ; il investit aussi le domaine très prometteur de la cryptographie quantique, réputée inviolable et qui repose sur de très étranges propriétés de la physique quantique. Le troisième groupe explore le fonctionnement du système climatique à l’aide de modèles numériques, et tente d’évaluer les incidences environnementales et économiques d’un climat perturbé par les activités humaines dans le courant du 21e siècle. Finalement, le quatrième groupe se concentre sur les derniers développements dans le domaine des matériaux et de la supraconductivité pour en développer les aspects susceptibles d’intéresser l’industrie.

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