Recherche et Innovation Visite au LAPP des étudiants de l’IUP

1. Recherche et Innovation Visite au LAPP des étudiants de l’IUP D. Verkindt Recherche et Innovation

2. Quelle recherche scientifiquese cache derrière nos objets quotidiens ? • Dans notre vie, nous utilisons une foule d’objets divers sans y penser. • Derrière chacun de ces objets, se trouvent un savoir-faire technologique, des années ou des décennies de recherche appliquée. • Derrière chacun de ces objets se cachent aussi des siècles de recherchefondamentale, de curiosité humaine, d’imagination. Recherche et Innovation

3. Un exemple d’innovation: la machine à laver Recherche et Innovation

4. Un exemple d’innovation: la machine à laver 1940: lavage, essorage 1900: essorage 1920: premières motorisations 1900: lavage Recherche et Innovation

5. Un exemple d’innovation: la machine à laver Moteur électrique:Faraday (1821) , Maxwell (1855) ,Hertz (1886) , Ampère, Volta, Edison, … Axe de rotation:Mécanique, équilibre, frottements solides… doncNewton (1687), Coulomb (1779), etc… Cuve à linge en inox:Inox = 11% chrome + acier résiste à la corrosion(Le Chatelier XIXe siècle),matériaux composites, étude des liaisons chimiques et des dislocations Habillage métallique et plastique:Métallurgie, emboutissage, comportement des matériaux…Chimie des polymères et plasturgie (ABS ou Acrylonitrile Butadiène Styrène, PVC ou Polychlorure de Vinyle), modélisation des polymères donc mécanique quantique (1920) Électronique… Système de vidange… etc… Recherche et Innovation

6. Les orbitales atomiques prédites par la mécanique quantique La recherche fondamentale: base de notre technologie moderne Tout repose sur… - la théorie de l’existence des atomes, l’étudedu comportementmécanique ou chimique des matériaux et la mécanique quantique… 400 av. JC: Démocrite, Leucippe 1700-1900: Boscovich, Dalton, Avogadro,Gay-Lussac,Perrin, Rutherford… 1910-1930: Bohr, Pauli, Dirac, Fermi, Einstein, De Broglie… - mais aussi surl’étude de l’électromagnétisme… Recherche et Innovation

7. L’électromagnétisme Dynamo aujourd’hui L’ électromagnétisme, c’est:La radio, le téléphone, la télévision, les ordinateurs,les satellites, le cinéma, les CD et DVD, etc… Mais c’est surtout… La génération d’électricité:La dynamo convertit l’énergie mécanique en énergie électrique: Faraday (1821) , Maxwell (1855) , Ampère, Volta, Edison, etc… Le transport de l’électricité:- pertes dans les câbles: Joules (1860), Kelvin (1870),Drude (1900), Kamerlingh Onnes (1911), …- structure des pylônes, résistance des matériaux, résonances:Poisson (1810), Young (1810), Stockes (1860), Eiffel (1900), … L’utilisation de l’électricité:- elle révolutionne la métallurgie et la chimie industrielle(aluminium, chlorates, fours à aciers spéciaux, électrochimie, etc…)- elle révolutionne la vie courante (notamment la vie nocturne…)- elle est presque devenue un besoin vital. Dynamo d’Edison Recherche et Innovation

8. SCIENCES La recherche fondamentale La recherche fondamentale ne produit rien de concret, aucun bien matériel pour notre vie quotidienne, « seulement » une meilleure connaissance du monde dans lequel nous vivons. Elle doit explorer dans toutes les directions et on ne peut quasiment jamais prédire les applications qui en découleront… Elle a pourtant: desapplications à long terme:- comprendre l’électricité et les aimants  radio, télévision, satellites, etc…- comprendre la matière, les atomes  électronique, laser, plastiques, imagerie médicale…- accélérateurs et détecteurs de particules radiothérapie, microscope électronique des besoins qui font progresser la technologie donc changent la société:- étude du génome  développements informatiques, micro et nano technologies- étude des materiaux ultra-vide, sources de lumière…- accélérateurs et détecteurs de particules techniques du vide ou de la soudure, cryogénie, développements de la micro-électronique et de l’informatique (stockages de données importants, calculs massifs et parallèles) Recherche et Innovation

9. neutron proton électron Connaissance du monde apportée par la physique des particules Connaissance toujours plus profonde des « briques » et des « forces » élémentaires: - celles qui sont cachées dans les matériaux- celles qui sont cachées dans le « feu » des étoiles ou dans le déplacement des astres.- celles qui font évoluer l’expansion de l’Univers ou la rotation des galaxies… Forces Force de gravitation (partout) Force electromagnetique (notre monde quotidien) Force faible(radioactivite) Force forte(noyaux atomiques) Symetries C P T et beaucoup d’autres… Particules électrons neutrinos quarks e ne u d mnm c s t nt t b uud = proton udd = neutron Recherche et Innovation

10. Apports technologiques de la physique des particules Utilisation industrielle:Stérilisation, imagerie Implantation ionique, modifications de surface:Dopage contrôle de semi-conducteurs; changement des propriétés de surface Accélérateurs de recherche:Particules, rayonnement synchrotron utilise en biomédical, physique, chimie, biologie, étude des matériaux Production de radio-isotopes:Traitement des cancers; imagerie des organes a usage médical Radiothérapie:Traitement des cancers parrayons X, protons ou d’autres particules Source: CERN 2004 Recherche et Innovation

11. Besoins technologiques en physique des particules - Mécanique: travail de précision sur divers matériaux(denses, cassants, légers, friables…) - Techniques du vide, techniques de soudure - Aimants puissants, supraconductivité, cryogénie Recherche et Innovation

12. Besoins technologiques en physique des particules - Electronique et micro-électronique rapide et résistante aux radiations - Informatique distribuée, puissance de calcul stockage et gestion de grandes quantités de données Recherche et Innovation

13. Recherche fondamentale et recherche appliquée • Une différence floueLes découvertes de l’une et les avancées de l’autre sont souvent intimement mêlées et les deux aboutissent à des notions de savoir-faire et d’enrichissement culturel de la société. • Une différence netteLa motivation de la recherche fondamentale est de comprendre la nature, par une démarche de prospective et d’essais où un résultat négatif peut aboutir à une découverte majeure.Tandis que celle de la recherche appliquée est une production en série soutenue par une démarche de projet. Recherche et Innovation

14. Recherche fondamentale et recherche appliquée Sans la recherche appliquée, la recherche fondamentale est asphyxiée (plus d’évolution possible des expériences). Elle n’offre rien de concret à la société, aucun avantage matériel aux citoyens. Sans la recherche fondamentale, la recherche appliquée est sans moteur ou bien ne procède que par empirisme. Recherche et Innovation

15. Petite conclusion • Le moindre objet que vous utilisez a demandé: - des siècles de recherche fondamentale - des années ou des dizaines d’années de recherche appliquée - des années de développements technologiques - des milliers d’heuresde conception, de réalisation,de production, de tests… - une consommation d’énergie (souvent électrique) considérable. • Qu’elle soit fondamentale ou appliquée, la recherche scientifique demande une ouverture d’esprit, une démarche critique permanente, et un espace de liberté.Avant tout bien matériel, c’est ce qu’elle a de mieux à offrir aux citoyens! • La recherche fondamentale est aujourd’hui comme l’électricité: si elle disparaît, notre société disparaît. Recherche et Innovation