Yves Pomeau

Formation

• École normale supérieure, 1961-1965.
• Licence (1962).
• DEA de physique des plasmas, 1964.
• Agrégation de sciences physiques, 1965.
• Thèse d’état en physique des plasmas, Université d’Orsay, 1970.

Carrière

Il est chercheur au CNRS de 1965 à 2006, notamment au Service de Physique Théorique du CEA, et terminant sa carrière au département de physique de l’ENS (laboratoire de physique statistique) en 2006.

Il a été deux ans maître de conférences en physique a l’École Polytechnique (1982-1984), puis expert scientifique auprès de la Direction générale de l'Armement jusqu’en janvier 2007. Il a également travaillé dans des universités aux États-Unis. Il a été chercheur invité aux Schlumberger-Doll Laboratories, dans le Connecticut aux USA, de 1983 à 1984, puis professeur invité au MIT, en mathématiques appliquées, en 1986, et en physique à l’Université de San Diego, en 1993. Il a aussi travaillé en tant que professeur au département de mathématiques de l'Université de l'Arizona, de 1990 à 2008, et au Laboratoire national de Los Alamos en 2007-2008.

Il a publié près de 400 articles scientifiques^[1].

Travaux de recherche

Dans sa thèse^[2],[3], il a montré que dans un fluide dense les interactions étaient différentes de ce qu’elles sont à l’équilibre et se propagent par les modes hydrodynamiques, ce qui entraîne la divergence des coefficients de transport à deux dimensions d’espace.

Ceci a éveillé son intérêt pour la mécanique des fluides, et pour la transition vers la turbulence. Avec Paul Manneville, il a découvert^[4] un nouveau mode de transition vers la turbulence, la transition par intermittence temporelle, qui a été confirmé par de nombreuses observations expérimentales.

Généralisant des idées de sa thèse, avec Uriel Frisch et Brosl Hasslacher (en), il a trouvé^[5] un modèle microscopique très simplifié de fluide qui permet de simuler très efficacement les mouvements complexes d’un fluide réel.

Réfléchissant à la situation de la transition vers la turbulence dans les écoulements parallèles, il a montré^[6] que celle-ci se fait par un mécanisme de contagion, et non d’instabilité locale. La conséquence est que cette transition appartient à la classe des phénomènes de percolation dirigée en physique statistique, ce qui a été aussi amplement confirmé par des études expérimentales et numériques.

De ses travaux plus récents, il faut distinguer ceux concernant un phénomène typiquement hors d’équilibre, celui de l’émission de photons par un atome maintenu dans un état excité par un champ intense qui crée des oscillations de Rabi. La théorie de ce phénomène nécessite une prise en compte précise des concepts statistiques de la mécanique quantique. Avec Martine Le Berre et Jean Ginibre, il a montré^[7] que la bonne théorie était celle d’une équation de Kolmogorov fondée sur l’existence d’un petit paramètre, le rapport du taux d’émission des photons à la fréquence atomique elle-même.

Avec son étudiant Basile Audoly et Martine Ben Amar, il a développé^[8] une théorie des grandes déformations des plaques élastiques qui l'a conduit à introduire le concept de “d-cône”, soit celui de cône géométrique préservant la développabilité globale de la surface, une idée reprise maintenant par la communauté de mécanique du solide.

Hormis les situations simples, la capillarité reste un domaine où des questions fondamentales restent posées. Il a montré^[9] que les divergences apparaissant dans l'hydrodynamique de la ligne de contact mobile sur une surface solide pouvaient s'éliminer en tenant compte de l'évaporation et de la condensation près de cette ligne. Les forces capillaires sont presque toujours insignifiantes dans la mécanique des solides. Néanmoins, avec Serge Mora et d'autres chercheurs^[10], il a montré théoriquement et expérimentalement que des filaments de gel mous sont soumis à l'instabilité de Rayleigh-Plateau, instabilité jamais observée jusque là pour un solide.

La théorie de la supraconductivité fait appel à l’idée de formation de paires d’électrons qui deviennent plus ou moins des bosons subissant une condensation de Bose-Einstein. Cette formation de paires expliquerait la division par deux du quantum de flux dans une boucle supraconductrice. Avec Len Pismen et Sergio Rica^[11], il a montré qu’en revenant à l’idée de Lars Onsager expliquant la quantification de la circulation dans les états quantiques fondamentaux, il n’est pas nécessaire de faire appel à la notion de paires d’électrons pour comprendre cette division par deux du quantum de circulation. Avec Christophe Josserand et Sergio Rica, Pomeau a montré que la solution de l’équation cinétique devient singulière aux énergies nulles et a également déterminé comment la densité du condensat croît au cours du temps après la transition. Marc-Étienne Brachet, Stéphane Métens, Sergio Rica et Yves Pomeau ont également dérivé l’équation cinétique des excitations de Bogolioubov des condensats de Bose–Einstein, où Yves Pomeau et Minh-Binh Tran ont mis en évidence trois processus collisionnels. Avant l’essor de l’intérêt pour les supersolides suscité par les expériences de Moses Chan, Sergio Rica et Yves Pomeau avaient montré dans une simulation précoce qu’une équation de Schrödinger non linéaire légèrement modifiée fournit une représentation satisfaisante des supersolides. Avec Alan C. Newell, il a étudié les cristaux turbulents dans des systèmes macroscopiques.

Parmi ses travaux plus récents, il faut distinguer ceux portant sur un phénomène typiquement hors équilibre : l’émission de photons par un atome maintenu dans un état excité par un champ intense créant des oscillations de Rabi. La théorie de ce phénomène exige une prise en compte précise des concepts statistiques de la mécanique quantique dans un cadre respectant les contraintes fondamentales de cette théorie. Avec Martine Le Berre et Jean Ginibre, Yves Pomeau a montré que la théorie adéquate est celle d’une équation de Kolmogorov fondée sur l’existence d’un petit paramètre, le rapport entre le taux d’émission des photons et la fréquence atomique elle-même.

Décorations

Le 14 avril 1990, Yves Pomeau est nommé au grade de chevalier dans l'ordre national de la Légion d'honneur^[12] au titre de « directeur de recherche au C.N.R.S.; 24 ans de services civils et militaires ».

Prix

• Prix Paul-Langevin de la SFP en 1981.
• Prix Jean-Ricard de la SFP en 1985.
• Prix Perronnet-Bettancourt (1993) décerné par le gouvernement espagnol pour une recherche en collaboration entre la France et l’Espagne.
• Élu membre correspondant de l’Académie des Sciences en 1987 (Sciences mécaniques et informatiques)^[13].
• Médaille Boltzmann (2016).