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Printemps des Sciences 2004 - Expo virtuelle
Faculté des Sciences
Jour après jour, mieux comprendre ce qui nous entoure et faire reculer les limites de l'inconnu... Modestement, mais inlassablement, contribuer à la marche de l'humanité... Progresser... C'est le but quotidien de tout scientifique.
La Faculté des sciences propose une formation qui développe chez l’étudiant curiosité intellectuelle, esprit critique et rigueur de raisonnement. Pour cela, l'accent est mis en permanence sur la complémentarité entre cours théoriques, manipulations expérimentales et applications pratiques.
Chaque section de la Faculté inscrit son enseignement dans ces principes, pour former des scientifiques capables de faire face aux innombrables défis de notre temps dans l’exercice de métiers aussi passionnants que diversifiés.
Département de mathématique
Les fractales
Les fractales sont des courbes très irrégulières mais ayant néanmoins
une certaine régularité grâce à la notion d'auto-similarité. Prenez par
exemple une feuille de fougère. Elle a une forme pleine de
circonvolutions. Si vous regardez une de ses branches, vous verrez qu'elle a sensiblement la même forme que la feuille de départ. Si vous regardez
maintenant une branche de la branche, elle a toujours la même forme, et
ainsi de suite. C'est la notion d'auto-similarité. En utilisant des
itérations très simples, on peut construire de magnifiques fractales,
comme le flocon de Koch, la courbe de Peano ou le triangle de
Sierpinski. Par un processus un peu plus compliqué sont construits les
ensembles de Julia et l'ensemble de Mandelbrot. On peut définir pour ces
fractales une notion de dimension un peu surprenante puisqu'elle prend
des valeurs non-entières!
L'aire comme taux d'accroissement du volume ?
Considérons l'expression qui donne l'aire d'un cercle
(plus exactement, d'un disque) de rayon r, à savoir pi r².
La dérivée par rapport au rayon r de cette expression fournit
exactement l'expression du périmètre : 2 pi r.
De même, la dérivée par rapport au rayon r du volume d'une sphère
(ou plutot d'une boule) de rayon r fournit exactement l'aire de
cette sphère. S'agit-il là de deux coïncidences ?
Comme les formules pour le carré ou le cube ne vérifient a priori pas
cette propriété, celle-ci ne semble pas générale.
Cependant, dans une bonne réécriture de ces formules, la même surprenante
relation apparaît à nouveau. Donc, dit en raccourci, l'aire serait le taux
d'accroîssement du volume.
En dimension deux, une justification réside ... dans les plans de notaires !
Une belle théorie géométrique fournit une explication générale de ce phénomène
qui concerne des mesures fondamentales de la géométrie et de ses applications.
Ordres et graphes d'intervalles
Dans la modélisation du temps qui passe, un physicien choisit souvent de définir un événement comme un point de la droite réelle orientée.
Cependant, la plupart des événements ont une durée. Une autre approche représente donc un événement plutôt comme un intervalle de cette droite.
La comparaison chronologique d'événements devient ainsi plus compliquée, et conduit aux ordres d'intervalles.
Si seul le chevauchement d'événements est pris en compte, les graphes d'intervalles sont alors obtenus.
Ces structures combinatoires trouvent aujourd'hui de multiples applications en archéologie, biologie, informatique, etc. Elles font aussi l'objet d'investigations mathématiques et informatiques.
Origamis
D'origine japonaise, les origamis sont d'élégants objets obtenus par assemblage de feuilles en papier. Il en existe deux types : soit une feuille unique est pliée, soit divers modules sont assemblés. Dans le second cas, chaque module forme une arête ou une face de l'objet. Un grand nombre de polyèdres s'obtiennent par de tels assemblages. Selon la créativité de chacun, un module-mère livrera même souvent toute une gamme de polyèdres. Les pliages origamis permettent aussi de déterminer intuitivement les mesures des angles de certains polyèdres.
Département d’informatique
Département de physique
Analyse phonétique et acoustique de la parole
Quels sont les mécanismes de la parole ? Pourquoi n’avons-nous pas tous la même voix ? Pourquoi, malgré nos différences, arrivons-nous à nous comprendre ? Tant de questions auxquelles les étudiants de physique tentent de répondre.
La spectroscopie en astrophysique
Les principes de la spectroscopie, les spectres stellaires (corps noirs, lien avec étoiles), les atmosphères stellaires (intensités relatives et absolues et les implications) mais aussi les étoiles binaires, la détermination de la masse des étoiles et le diagramme HR sont autant de sujets abordés. Et enfin, comment déterminer les distances et les vitesses dans l'espace afin d'appliquer la loi d'Hubble sur l'expansion de l'Univers terminera l’explication.
Transitions de phase et propriétés optiques des cristaux liquides : Localisation de la transition de phase isotrope-nématique dans un cristal liquide par détection de biréfringence
L’intérêt des cristaux liquides réside dans la multiplicité des phases liquides anisotropes, chacune possédant des propriétés optiques différentes. La détermination de la température de transition isotrope-nématique d’une telle substance se base sur la biréfringence de la phase nématique. L’expérience se situe à la croisée de l’optique et de la thermodynamique.
La mesure fractale
Le groupe se propose d’étudier divers aspects de la mesure fractale à travers des expériences (mesure de la dimension fractale de boulettes de papier), mais aussi en utilisant des techniques modernes (microscope à force atomique) afin de prouver que les fractales sont omniprésentes partout dans la nature.
La mécanique quantique et la mesure sans interaction
Il est connu que la mécanique quantique impose que toute mesure sur un système physique le perturbe inévitablement. Pourtant, le principe de mesure sans interaction permet d'effectuer certains types d'observations sans altérer le système en question. L'interférométrie permet de l'illustrer
La mesure du temps, du cadran solaire à l'horloge atomique. Gros plan sur la clepsydre
Concepts et définitions du temps, différents dispositifs de mesure du temps (cadran solaire, sablier, clepsydre, horloges mécanique, à quartz et atomique) et étude de la clepsydre (son histoire, son fonctionnement et les notions physiques associées) sont expliqués à travers ces posters.
Département de chimie
Les polymères
Les polymères sont des molécules géantes obtenues à partir de l'association
de milliers de molécules identiques. On peut fabriquer ces polymères sur
mesure pour répondre à des besoins spécifiques. Certains d'entre eux (les
polymères conducteurs) peuvent même combiner les propriétés mécaniques des
polymères et les propriétés électriques des métaux.
Les horloges chimiques
Loin de l'équilibre, certaines réactions chimiques peuvent donner lieu
à une évolution périodique des concentrations dans le temps. Ceci se produit
lorque la cinétique du système implique des boucles de rétroaction contrôlées par
un activateur qui renforce sa propre production, cette dernière étant contrebalancée
par un processus inhibiteur. La présence de telles rétroactions
permet sous certaines conditions une oscillation des concentrations
dans le temps fournissant l'équivalent d'une "horloge chimique". Notre poster introduit ces
concepts sur base d'un modèle proie-prédateur simple. Nous présentons également la
réaction de Belousov-Zhabotinsky, la plus connue des réactions oscillantes, qui
consiste principalement en une oxydation d'une espèce organique (en l'occurence,
l'acide malonique) par le bromure catalysée par la présence d'un métal (cérium ou
ferroïne). En biologie, ces oscillations sont sources de rythmes biologiques. De
plus, couplées à de la diffusion moléculaire, ces cinétiques peuvent donner lieu à la
formation spontanée et auto-organisée de motifs spatiaux. Ceci permettrait
peut-être de comprendre l'origine chimique des pelages d'animaux et de la différentiation
cellulaire.
Les nanosciences
Le développement actuel des nanosciences est spectaculaire. Il s'étent de
la neuroélectronique au maniement d'atomes individuels grâce au microscope
à effet tunnel en passant par les colloïdes (des nanoparticules de gaz, liquide
ou solide dispersées dans une autre substance) et les modifications de surfaces
par des plasmas.
Département de biologie
Biologie moléculaire
Mesure de l’activité des gènes
Les gènes qui composent le patrimoine génétique des cellules vivantes contiennent l'information qui code pour les protéines.
Pour s'adapter aux variations de l'environnement une cellule vivante doit en permanence moduler la synthèse des différentes protéines qu'elle produit, c'est ce que l'on appelle "la régulation de l'expression génétique".
Les systèmes à gènes rapporteurs permettent d'étudier la régulation de l'expression génétique d'une cellule en mesurant l'activité des gènes.
Ces systèmes peuvent également être utilisés pour déterminer la localisation des protéines au sein des cellules.
La première expérience présentée illustre l'utilisation du système à gène rapporteur β-galactosidase pour mesurer l'activité du gène Lon chez la bactérie E. coli.
La deuxième expérience est basée sur l'utilisation d'un système à gène rapporteur faisant intervenir la protéine fluorescent verte (GFP). Des protéines fusionnées à la protéine GFP sont fluorescentes et peuvent être localisées dans une cellule par observation au microscope à fluorescence.
Biologie des organismes
Les végétations structurées en zones semi-arides.
De très étranges structures de végétation existent dans les zones arides tropicales et restent inexpliquées jusqu'à présent.
Les explications les plus immédiates une fois rejetées, on se tourne vers des modèles mathématiques complexes basés sur les interactions entre plantes.
Les mesures de terrain à effectuer pour valider cette hypothèse requièrent, comme souvent en Ecologie, de construire de ponts entre de nombreuses disciplines
scientifiques et techniques.
Evolution de quelques dimensions chez les Hominidés
Les fossiles de nos ancêtres hominidés retracent l'évolution de notre lignée. Mesures de la taille, mensurations du volume crânien, des dents et du bassin permettent de suivre les différentes étapes de notre évolution car elles témoignent des modifications du cerveau, de l'alimentation ou encore de la locomotion. Certaines dimensions, d'ailleurs, semblent montrer encore certaines variations aujourd'hui. Plusieurs disciplines scientifiques se complètent pour affiner nos connaissances sur ces mécanismes et élaborer des applications utiles dans d'autres domaines de recherche.
Département de géographie
Géographie physique: La glace et le climat
Que nous apprennent les mesures des paramètres de composition de la glace des grands sondages glaciaires polaires ?
Les étudiants de première licence de géographie physique se consacreront à montrer l'intérêt des mesures des paramètres climatiques réalisées sur
la glace extraite des grands sondages glaciaires polaires. La compréhension
de l'évolution du climat de demain nécessite effectivement une connaissance
de celui d'hier...
Géographie humaine: L'activité commerciale dans la ville
Analyse de la localisation du commerce dans la ville. Analyse comparative Bruxelles-Lyon.
Le commerce de détail fait partie de notre vie de tous les jours. Sa
géographie traduit largement les formes d'organisation urbaines et
sociales dans lesquelles il s'implante. Au sein des grandes agglomérations, il
génère un paysage du quotidien, en constante évolution, dont des
éléments hérités persistent plus ou moins longtemps, telles les strates
d'un espace historiquement construit.
L'analyse de la répartition géographique des différentes activités
commerciales dans la ville a pour objectif de définir le rôle et le
fonctionnement des différents espaces commerçants. Au-delà, elle vise
à mieux cerner les facteurs déterminants des choix de localisations
des diverses activités commerciales. Les informations produites sont
utiles en urbanisme commercial et géomarketing, mais aussi plus
largement pour mieux comprendre le fonctionnement des espaces
urbains.
Département sciences de la terre et environnement
Le rayonnement infrarouge: Les mesures de température des volcans à partir de l'espace.
Chaque année, des satellites de plus en plus perfectionnés sont utilisés comme outils d’observations de la surface terrestre.
Un grand nombre de ces satellites permettent d’enregistrer des images dans le domaine de l’infrarouge, et donc utilisés pour
mesurer les variations de températures de la surface terrestre. En volcanologie, la détection d’anomalies de température à partir de
l’espace permet souvent de prévoir le réveil d’un volcan. Les variations de températures des lacs de cratères volcaniques sont également très
utiles pour étudier l’évolution du dégazage du magma en profondeur.
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