Marlone Vernet et Eric Falcon, chercheurs du CNRS et de l’Université Paris Cité, au laboratoire Matière et Systèmes Complexes, ont observé un phénomène étonnant : dans un système agité de manière aléatoire, des ondes peuvent se comporter comme les molécules d’un gaz.
Dans leur expérience, des ondes se propagent sur une membrane flottante, secouée aléatoirement à petite échelle. Malgré ce désordre, les ondes à grandes échelles atteignent un état d’équilibre, où l’énergie se répartit également entre ces différentes échelles, comme dans un gaz à température constante. C’est le régime d’équilibre thermique ou « équilibre statistique ».
Cet équilibre inattendu pour un ensemble d’ondes aléatoires permet de mesurer des propriétés comme la température, le désordre (entropie) ou la capacité qu’a le système d’ondes à stocker de l’énergie. Ces mesures confirment que, même dans un environnement turbulent, certaines lois de la thermodynamique restent valables.
Ces résultats offrent une nouvelle manière de comprendre la turbulence à grande échelle, en s’appuyant sur les outils de la physique statistique. Une avancée prometteuse pour mieux décrire des systèmes complexes allant de l’océan à l’atmosphère.
Marlone Vernet et Eric Falcon, chercheurs du CNRS et de l’Université Paris Cité, au laboratoire Matière et Systèmes Complexes, ont observé un phénomène étonnant : dans un système agité de manière aléatoire, des ondes peuvent se comporter comme les molécules d’un gaz.
Dans leur expérience, des ondes se propagent sur une membrane flottante, secouée aléatoirement à petite échelle. Malgré ce désordre, les ondes à grandes échelles atteignent un état d’équilibre, où l’énergie se répartit également entre ces différentes échelles, comme dans un gaz à température constante. C’est le régime d’équilibre thermique ou « équilibre statistique ».
Cet équilibre inattendu pour un ensemble d’ondes aléatoires permet de mesurer des propriétés comme la température, le désordre (entropie) ou la capacité qu’a le système d’ondes à stocker de l’énergie. Ces mesures confirment que, même dans un environnement turbulent, certaines lois de la thermodynamique restent valables. Ces travaux seront publiés prochainement dans la revue Physical Review Letters.
Ces résultats offrent une nouvelle manière de comprendre la turbulence à grande échelle, en s’appuyant sur les outils de la physique statistique. Une avancée prometteuse pour mieux décrire des systèmes complexes allant de l’océan à l’atmosphère.
Article : « Thermodynamics and Statistical Equilibrium of Large-Scale Hydroelastic Wave Turbulence », Marlone Vernet and Eric Falcon, Physical Review Letters (2025). Marlone Vernet, Postdoctorant Simons Foundation (U.S.A.), Université Paris Cité, Laboratoire MSC, Eric Falcon, CNRS, Université Paris Cité, Laboratoire MSC / DOI : 10.1103/dmrl-gxhw
Source : Laboratoire Matière et Systèmes Complexes ( MSC )
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