Des applications technologiques concrètes aux branches de physiques réputées les plus fondamentales et pures

Très souvent, les branches de la physiques les plus fondamentales (dont je ne suis pas spécialiste) peuvent être perçues comme confinants à la métaphysique, du fait que certains vulgarisateurs confondent la science solide avec les hypothèses vaseuses et les spéculations les plus folles. Le fait qu'il n'y ait habituellement pas de mathématiques peut aussi donner l'impression que les théories sont des discours qualitatifs et "éthérés" (sans mauvais jeu de mot).   Mais une théorie empiriquement vérifiée contient toutes sortes de possibilités de nouvelles technologies.

Alors ici, je voudrais qu'on montre des applications technologiques vraiment concrètes des objets de ces disciplines.  
Des choses qui fonctionnent vraiment, pas des spéculations de science-fiction comme des "vaisseaux spatiaux" qui plient l'espace-temps !


Physique quantique , incluant l'Électrodynamique quantique mais pas que.:  
(J'avoue que souvent des approximations semi-classiques suffisent, mais on va passer outre les détails. )

- Laser (facile, mais un bon exemple que tout le monde comprend)
- Métamatériaux :  On peut par exemple faire des capes d'invisibilité dans le spectre visible ou pour le spectre infrarouge ou ultraviolet.. Ce n'est pas parfait, Une analyse minutieuse de la phase des ondes permet de détecter le camouflage.  
- La plasmonique:  entre autre des biocapteurs interagissant avec des composants biochimiques (ADN etc).  

- la spintronique:  en gros, c'est l'avenir de l'électronique, en utilisant les spins au lieu de électrons comme support de l'information.

- Calculateurs quantiques: peuvent se baser sur la spintronique ou sur la résonance magnétique (notamment, à compléter...)


Relativité générale:
- le GPS:  Tout ceux qui ont un téléphone mobile l'utilisent... Les corrections relativistes sont nécessaires pour gagner une précision utile dans les estimations des positions par rapport aux satellites de référence.

Physique nucléaire:
C'est vrai que tout le monde connait déjà les principales applications:  centrale électriques, imageries biomédicales, différentes applications militaires.

J'en oublie sûrement !

Physique des particules:  
Il y a plusieurs applications de détection:

- le Petscan  (tomodensitométrie à émission de positrons) : une application concrète de l'antimatière (les positrons).  

- La tomographie muonique:        C'est vraiment le sujet qui m'a excité et donné envie de partir ce fil.  
Les muons !!! hahaha Si on pense à une sorte de particule qu'on ne suspecte pas de servir aux ingénieurs, c'était elle !  

La tomographie muonique commence à être utilisée pour détecter du matériel radioactif, pour cartographier des tunnels sous-terrains, pour identifier la nature de matériaux massifs, ou pour détecter la forme de blindés camouflés.

C'est qu'en gros les muons pénètrent là où les rayons X sont bloqués.


- La tomographie par neutrinos:  Applications en imagerie géophysique. Les neutrinos interagissent tellement faiblement qu'ils peuvent être utiles pour mesurer des phénomènes géophysiques assez macroscopiques.  

Ici je pense aux détecteurs physiques, mais il faut avoir une petite penser aussi pour les algorithmes de classification et de détection... qui viennent de la plupart de l'apprentissage automatique en Intelligence artificielle.

Je pense ajouter des explications plus tard, ou d'autres applications si je pense à quelque chose.  
Si vous avez des idées d'autres applications des domaines vraiment fondamentaux que je suis en train d'oublier !! Dites ce à quoi vous penser ou alors sentez vous libre d'expliquer quoi que ce soit que je viens d'introduire en résumé.

Excellent fil ! Au sujet de la mécanique quantique (et en rapport avec un autre fil dans lequel tu te posais des questions sur la nature profonde de la quantification), tu aurais pu commencer, avant les ordinateurs quantiques, par les semi-conducteurs (des machins avec des bandes autorisées continues d'énergie, et des gaps...), ayant menés à l'attribution du Nobel en 56 à Shockley, Bardeen et Brattain (je viens de consulter le net, car je ne garde toujours en tête que Bardeen, pour une raison inconnue), grâce à notre dieu à tous : le transistor, objet quantique s'il en est ! Nous tous sur ce forum interagissons uniquement de manière quantique...

AcideMatt a écrit:Excellent fil ! Au sujet de la mécanique quantique (et en rapport avec un autre fil dans lequel tu te posais des questions sur la nature profonde de la quantification), tu aurais pu commencer, avant les ordinateurs quantiques, par les semi-conducteurs (des machins avec des bandes autorisées continues d'énergie, et des gaps...), ayant menés à l'attribution du Nobel en 56 à Shockley, Bardeen et Brattain (je viens de consulter le net, car je ne garde toujours en tête que Bardeen, pour une raison inconnue), grâce à notre dieu à tous : le transistor, objet quantique s'il en est ! Nous tous sur ce forum interagissons uniquement de manière quantique...

Le transistor , excellent je l'avais totalement oublié.
Et les différents types de diode aussi, et les semi-conducteurs en général.

Justement, quand j'écrivais "post" initiale, je m'étais demandé si je devais inclure les lasers et les applications de la physique quantique qui sont le plus souvent étudiées et conçues au moyen de modèle semi-classique. C'est drôle que ce soit aussi ce que tu m'a fais remarqué dans l'autre fil: on souffre ici d'une confusion entre modèles et phénomènes.

Ça fait un bout de temps que finalement la physique moderne accouche de technologies lorsqu'on inclus l'optique quantique et la physique de la matière condensée.

J'avoue que l'idée initiale que j'avais de ma question excluait les applications de ce type, parce qu'elle sont connues...mais je me suis ravisé...

Salut,

au pif et à la volée comme ça... :
- l'effet Sagnac, utilisé dans les centrales inertielles (https://fr.wikipedia.org/wiki/Gyrolaser)
- l'effet tunnel, dans les diodes du même nom
- l'effet Josephson, utilisé dans les SQUID
- la RMN, utilisé dans les IRM

si j'en ai d'autres qui me viennent en tête...

Après, pour un physicien, la physique dirige le monde... Donc tout est physique ! Les lois de Newton nous offrent par exemple les fusées et les satellites artificiels (exemple pris parmi des milliers possibles), les équations de Maxwell nous ont offert la radio (exemple pris parmi des milliers possibles), la théorie des champs classiques couplée à la chimie nous a offert les polymères (exemple pris parmi des milliers possibles), la thermodynamique nous a offert le moteur V8 90° 32 soupapes de la Ferrari 488 GT3 (exemple pris parmi des milliers possibles)...

Mais j'ai bien compris l'idée du fil : les applications de la science la plus récente.

Mémoire flash des disques durs SSD, clef USB mémoire et autres cartes (micro) SD.
Si la lecture est classique, l'écriture dans ce type de mémoire fait appel à l'effet tunnel.
Bah voui...votre clef USB est quantique   ... et votre smartphone aussi...

Et quand on comprend "comment ça marche", on comprend pourquoi ne nombre de cycles d'écriture dans ce type de mémoire est limité, et pourquoi elles "meurent" parfois....(et c'est le moment de penser aux backups)..

Pour les curieux : https://couleur-science.eu/?d=b3cf17--comment-fonctionne-la-memoire-flash-dun-lecteur-ssd

Un autre truc...les montres ou les organes de visée qui contiennent du tritium (il y a même eu dans le temps la version avec du radium, mais c'était "un rien" plus dangereux pour les ouvrières)

OLED qui pourrait amener à faire exploser la réalité augmentée...
Au fait, est-ce les électrons ou les trous qui se déplacent ?

Edit : Bon, ce n'est pas de la technologie ni de la physique de toute première fraicheur, mais en regardant ma bass je me dit que c'est chouette la physique.
une petite gratouille sur une corde de métal génère une belle onde qui modifie le champ électro magnétique qui génère un petit courant qui bien amplifié agace mes enfants ou décolle le papier peint... Elle n'est pas belle la physique ?

plusdidee a écrit:OLED qui pourrait amener à faire exploser la réalité augmentée...
Au fait, est-ce les électrons ou les trous qui se déplacent ?

Edit : Bon, ce n'est pas de la technologie ni de la physique de toute première fraicheur, mais en regardant ma bass  je me dit que c'est chouette la physique.

Les DEL organiques.. C'est toujours fabuleux quand le monde de la chimie organique rencontre la physique des matériaux avec une louche de quantique.
C'est vraiment rendu une application concrète quand c'est rendu sur une guitare.

AcideMatt a écrit:Après, pour un physicien, la physique dirige le monde... Donc tout est physique ! Les lois de Newton nous offrent par exemple les fusées et les satellites artificiels (exemple pris parmi des milliers possibles), les équations de Maxwell nous ont offert la radio (exemple pris parmi des milliers possibles), la théorie des champs classiques couplée à la chimie nous a offert les polymères (exemple pris parmi des milliers possibles), la thermodynamique nous a offert le moteur V8 90° 32 soupapes de la Ferrari 488 GT3 (exemple pris parmi des milliers possibles)...

Mais j'ai bien compris l'idée du fil : les applications de la science la plus récente.

OK je crois comprendre ton idée ...   C'est effectivement une grosse convention sociale basée sur l'Histoire que de faire une distinction  entre physique classique et physique moderne.  Par exemple...des applications récentes basées sur la physique classique, sont récentes mais ne sont pas "moderne"  !!

J'allais ajouter:  pour un physicien, .... les mécaniciens,  les chimistes, les électriciens, les opticiens ne sont que des physiciens spécialisés dans des branches particulières sans avoir de vision d'ensemble.

hobb a écrit:Salut,

au pif et à la volée comme ça... :
- l'effet Sagnac, utilisé dans les centrales inertielles (https://fr.wikipedia.org/wiki/Gyrolaser)

Merci je connaissais pas. Donc nos gyroscopes dans les senseurs inertiels électroniques doivraient fonctionner comme ça.. .. (quoique si on dit "inertiel" ça évoque pourtant un capteur mécanique : à vérifier.... )

Mais ça me rappelle les cours de physique expérimentale tout ça.

Alors j'ajouterais aussi :
- On n'a pas mentionné l'effet photoélectrique (trop évident il faut dire): peut-être le premier effet quantique a avoir été appliqué.
- Les effets thermoélectriques (Seebeck, Peltier) : utilisés dans certains thermomètres et dans la captation d'énergie thermique.
- La magnétorésistance géante: dans certains types de magnétomètres.
- l'effet Hall quantique: sûrement aussi utilisés dans des magnétomètres
- Les condensats de Bose-Einstein: à la base de certains lasers. Mais plusieurs autres applications possibles
- Les cristaux liquides : dans les écrans d'ordinateurs
- Les nanoparticules de .....: (enormément de matériaux possibles: silicum, semiconducteurs, métaux... ): utilisés entre autre dans des revêtement de couches minces ayant diverses propriétés.
- Les points quantiques: analogues aux nanoparticules: entre autre pour produire de la photoluminescence utilisées (entre autre) dans l'imagerie médicale.

[quote="Badak"]

hobb a écrit:
Merci je connaissais pas. Donc nos gyroscopes dans les senseurs inertiels électroniques doivraient fonctionner comme ça.. .. (quoique si on dit "inertiel" ça évoque pourtant un capteur mécanique : à vérifier.... )

Vu le prix du bidule, non, que dans certaines centrales inertielles d'avions, fusées, et autres joyeusetés ;-)

hobb a écrit:

Badak a écrit:

hobb a écrit:
Merci je connaissais pas.    Donc nos gyroscopes dans les senseurs inertiels électroniques doivraient fonctionner comme ça.. ..  (quoique si on dit "inertiel" ça évoque pourtant un capteur mécanique : à vérifier.... )

Vu le prix du bidule, non, que dans certaines centrales inertielles d'avions, fusées, et autres joyeusetés ;-)

Les centrales inertielles grand publics (drone multi rotor, accel/gyro/magneto de voiture ou aviation générale, téléphone, manette Wii ou freebox ...) font parti du groupe des MEMS (Microelectromechanical systems). C'est sympa mais pas assez précis (précession, dérive, hystérésis et autre saloperie) pour trouver une position à partir de l'intégration des données. C'est plutôt bon marché et assez facile d'emploi. Ex : Bosch BNO080

Dans les MEMS, il y a un truc vraiment fou, ce sont les Digital Miror Device. L'appli la plus connu ce sont les projecteurs vidéo.
Imaginer quelques 4 millions de petits mirroirs de 8micro mètre vibrer juste pour passer un ppt :O C'est abuser de la science
DMD TI

Avec un vieux truc. Piézorésistance : Lord Kelvin 1856
utilisation courante : La jauge de contrainte/Capteur de force/Load cell. Juste un vulgaire bout de métal avec pas mal de jus de cerveau et un usinage aux petits oignons et vous connaissez la contrainte, la force avec une rare précision

Elle n'est pas belle ma jauge

hobb a écrit:

Badak a écrit:
Merci je connaissais pas. Donc nos gyroscopes dans les senseurs inertiels électroniques doivraient fonctionner comme ça.. .. (quoique si on dit "inertiel" ça évoque pourtant un capteur mécanique : à vérifier.... )

Vu le prix du bidule, non, que dans certaines centrales inertielles d'avions, fusées, et autres joyeusetés ;-)

[/quote]

Ok , bon de savoir que c'est dans certains avions ... c'est déjà interessant, cet effet sagnac.

plusdidee a écrit:Les centrales inertielles grand publics (drone multi rotor, accel/gyro/magneto de voiture ou aviation générale, téléphone, manette Wii ou freebox ...) font parti du groupe des MEMS (Microelectromechanical systems). C'est sympa mais pas assez précis (précession, dérive, hystérésis et autre saloperie) pour trouver une position à partir de l'intégration des données.

J'en ai acheté de vraiment pas chers pour jouer avec des MCU Arduino, et je supposais en effet que ça marchait comme des versions miniaturisées. Le problème de retrouver la position en intégrant les données est par contre un problème d'estimation statistique par filtres bayesiens, le plus connu étant le filtre de Kalman. Oui, avec seulement les données des senseurs inertiels et magneto, c'est du caca, mais si on ajoute en plus les données d'autres capteurs comme des sonars ou l'information visuel, alors on peut quand même obtenir de bonnes précisions.

centrale vs senseur vs capteur:

Pour réduire les imprécisions intégrées, actuellement il y a pas mal d'effort allant dans le sens de multiplier le nombre de capteur plutôt que leur précision, en prenant la moyenne. Ca décroît comme une loi de Poisson (en racine du nombre de capteur), mais si on arrive à en intégrer 10000 dans une puce par exemple, ça commence à devenir pas mal.