Section 02 Théories physiques : méthodes, modèles et applications

Introduction

Le vaste périmètre de la section 02 qui s'étend de la cosmologie à la biophysique en passant par les interactions fondamentales, la physique mathématique, la matière condensée, la physique statistique et la physique non-linéaire ainsi que leurs applications, rend la rédaction d'un rapport de conjoncture, sans parler de prospective, très périlleuse ; nous ne pourrons donc prétendre ici ni à l'exhaustivité, le champ est trop vaste, ni même à avoir mis à coup sûr en avant les thèmes destinés à devenir les plus importants dans les quatre ou cinq ans à venir. Nous devons donc décourager d'emblée à la fois ceux qui pourraient penser qu'un hypothétique pilotage de la recherche fondamentale est possible voire souhaitable, mais également nos plus jeunes collègues qui chercheraient ici une inspiration pour leurs futurs travaux. La recherche fondamentale requiert tout à la fois imagination, audace et rigueur dans sa quête incessante de nouveaux paradigmes propres à expliquer les phénomènes qui nous entourent ; et ce que nous pouvons souhaiter le plus ardemment pour le futur est d'être surpris par des ruptures conceptuelles que nous n'aurions ni anticipées ou même imaginées dans ce rapport.

Deux citations célèbres viennent ici à l'esprit, l'une d'Albert Einstein « If we knew what it was we were doing, it would not be called research, would it ? » et l'autre de Niels Bohr, déjà mentionnée par nos prédécesseurs « Prediction is very difficult, especially if it's about the future ».

Nous avons donc essayé de rassembler dans les pages qui suivent les résultats et les directions de recherche qui aujourd'hui nous semblent, avec toute l'humilité et la modestie qui s'imposent, les plus remarquables et les plus prometteuses. Nous espérons que cet état des lieux fournira tout au moins une vision même partielle de la richesse thématique de la section 02 et de ses interfaces actuelles qui concernent entre beaucoup d'autres l'astrophysique, la biologie, la géophysique, ou encore les mathématiques.

Les thèmes couverts par la section 02 ont entre eux de nombreux recouvrements, parfois inattendus, en particulier via les méthodes et modèles qu'ils utilisent. C'est en effet au travers d'outils toujours en développement tels la théorie quantique des champs, la physique statistique et le corpus des méthodes, qu'elles soient perturbatives ou non perturbatives, exactes ou numériques que transparaissent les liens féconds unissant les domaines très diversifiés de la section intitulée « Théories Physiques ».

Notons enfin que la section 02 a des interfaces multiples en particulier avec les sections 01, 03, 04, 05, 06, 11, 17, 41 ou 51, très souvent au sein de laboratoires à forte composante expérimentale, alors que dans le même temps des expérimentateurs en physique non linéaire et en mécanique statistique, proches de la modélisation, font partie de la section 02.

Nous avons structuré ce rapport selon les quatre chapitres suivants : interactions fondamentales, physique des particules et de l'univers, physique mathématique et méthodes théoriques, matière condensée et systèmes quantiques, physique statistique et non linéaire et applications.