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de Bourgogne

Découverte de nouvelles ondes

Découverte de nouvelles ondes

Bertrand Kibler, chercheur au labo ICB, nous présente les ondes superregular breathers, découvertes cette année grâce à un travail de recherche pluridisciplinaire. 

actu-superregularEn quoi consistent ces ondes ?

B. K. : Dans les années 60, des chercheurs en hydrodynamique se sont intéressés à l'évolution des ondes à la surface de l'eau. Ils voulaient comprendre comment elles se propageaient en présence de perturbations. Prenons le cas de vagues dans l'océan : comment évoluent-elles sous la contrainte d'éléments tel que le vent ? Vont-elles s'amplifier au cours de leur propagation ? Cela va-t-il générer des vagues plus hautes et plus dangereuses ? Que deviendront ces vagues dans 1, 10, 20 km ?  L'objectif est de déterminer si une petite modulation peut s'amplifier au cours de la propagation.

Ce phénomène est ce qu'on appelle l'instabilité de modulation et s'applique également dans le domaine de l'optique ou de la physique des plasmas. Ce qui est intéressant, c'est que la même formule mathématique s'applique à toutes les disciplines. 

Ce phénomène est connu depuis plusieurs décennies. Qu'apporte votre découverte ?

Pendant 50 ans, les chercheurs se sont intéressés au cas le plus simple, les perturbations périodiques. On étudiait toujours la même forme de perturbations sur la vague. Désormais, nous sommes capables de prédire la propagation de vagues en présence de n'importe quel type de perturbations, qu'elles soient localisées dans l'espace ou dans le temps et quelle que soit leur forme.

Il est important de noter qu'il s'agit d'un travail pluridisciplinaire, mené simultanément dans trois domaines différents. Des mathématiciens ont fait un gros travail théorique pour trouver de nouvelles structures d'ondes et de nouvelles formules. Le labo ICB les a ensuite appliquées en optique en utilisant les dernières technologies de lasers et de fibres optiques. La partie hydrodynamique, quant à elle, a été réalisée au Japon. C'est l'une des premières fois en sciences où, simultanément, on unit les forces de chaque domaine dans une même étude. 

Vous faites un parallèle avec les vagues scélérates. De quelle manière ces ondes sont-elles impliquées dans le phénomène ?

L'instabilité de modulation est l'un des processus connus générant des vagues scélérates sous certaines conditions. Ces ondes superregular breathers, à peine perceptibles au départ, parviennent à décrire d'impressionnantes vagues dévastatrices, qui surgissent de nulle part et disparaissent sans laisser de traces. 

Dans quelle direction allez-vous orienter vos recherches désormais ?

Jusqu'à présent, nous avons étudié ce phénomène dans des situations simples où tout était contrôlé. L'étape suivante consiste à travailler sur des systèmes plus complexes en y introduisant d'autres paramètres ou contraintes. La difficulté, c'est que les mathématiciens ne peuvent plus développer de solutions précises. On devra donc uniquement se baser sur l'expérimentation et la simulation numérique.

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