Projets de fin d'étude (projet 3030)

Les projets 3030 offrent une occasion pour les étudiants inscrits au programme de baccalauréat en physique de se familiariser avec la recherche.

Afin de s'assurer que les projets se déroulent bien, les balises suivantes sont appliquées rigoureusement pour la session:

  • Obligation pour l’étudiant d’obtenir une approbation du projet de la part du directeur du Département avant le lundi 12 septembre 2016 pour la session d’automne et le lundi 16 janvier 2017 pour la session d’hiver, suite à la communication du titre du projet ainsi que du nom du professeur qui a accepté de l’encadrer.
  • Obligation de remettre le rapport avant la fin de la période d'examen (à moins d’autorisation de la part du directeur pour des motifs semblables à ceux qui permettent un report d’examen final).
  • On s’attend à ce que la charge de travail du projet corresponde à un jour par semaine durant 13 semaines (ou l’équivalent pour la session d’été). 
  • Sauf exception autorisée, le projet doit être dans le domaine de l'orientation dans laquelle l'étudiant est inscrit.

Vous trouverez plus bas une liste de sujets avec les noms des professeurs de ce domaine de recherche. Dans certains cas, une description de projet possible est disponible. 

Ne tardez pas trop, si vous désirez travailler dans un domaine ou avec un professeur particulier, car les projets s'envolent vite.

Physique des plasmas

Luc Stafford

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  • Modification par plasma d’une photorésine utilisée dans la fabrication des MEMS

    Dans le cadre d’une collaboration avec la compagnie Dalsa Semiconducteurs, nous nous intéressons à l’étude de la modification d’une nouvelle photorésine négative utilisée dans la gravure par plasma de semiconducteurs destinés à des applications MEMS. Le projet consiste en l’étude de l’influence de diverses espèces actives du plasma (en particulier les ions positifs, les rayons UV et les atomes métastables) sur les propriétés chimiques et structurales de la résine après traitement. Ce projet fera appel à divers diagnostics du plasma (en particulier la spectroscopie optique d’émission et d’absorption ainsi que la sonde de Langmuir) ainsi que des mesures de microscopie électronique à balayage (MEB) et de spectroscopie des électrons Auger.

  • Mesures TALIF au voisinage d’échantillons de bois

    Depuis 2 ans, nous nous intéressons à la fonctionnalisation du bois par traitement plasma. Afin de mieux comprendre le rôle de chaque espèce active du plasma dans les mélanges N2/O2, nous désirons mettre en place un montage de fluorescence induite par laser à deux photons (TALIF). Dans ce projet, l’étudiant contribuera à la mise en place du montage et à son application à la mesure de la distribution spatiale des atomes d’oxygène et d’azote au voisinage de divers substrats de bois.

Joëlle Margot

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  • Mesures électriques et spectroscopiques dans un plasma à couplage inductif de basse pression.

Astrophysique

Pierre Bastien

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  • Mise en route d’un polarimètre pour le radiotélescope James-Clerk-Maxwell.

    POL-2 est un polarimètre construit pour être utilisé avec le détecteur SCUBA-2 aux longueurs d’onde 450 et 850 microns au radiotélescope James-Clerk-Maxwell au sommet du Mauna Kea à Hawaii. Le polarimètre module le signal polarimétrique reçu des objets célestes (protoétoiles, nuages interstellaires, etc.) et est ensuite imagé par SCUBA-2. Le projet consiste à analyser des données prises avec l’instrument afin de mieux caractériser ses performances. Une connaissance de MATLAB, Python ou d’IDL serait un atout mais n'est pas essentiel. L’instrument sera ensuite utilisé pour cartographier le champ magnétique dans des nuages galactiques moléculaires qui mènent à la formation d’étoiles.

Pierre Bergeron

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  • Étude des propriétés atmosphériques des étoiles naines blanches (ne prend pas d'étudiant à l'automne 2016)

    Les étoiles naines blanches représentent le stade évolutif final de plus de 97% des étoiles dans la Galaxie, y compris le Soleil, et la détermination de leurs propriétés physiques fournit une foule d'informations sur l'histoire de la formation des étoiles dans notre galaxie, et sur l'évolution stellaire en général. Ayant épuisé le combustible nucléaire en leur centre, les étoiles naines blanches refroidissent progressivement le long d'une séquence évolutive sur une période de plusieurs milliards d'années. Le but de ce projet est d’utiliser différents types de données d’observation (mesures photométriques, spectroscopiques, etc.) et de les comparer aux prédictions théoriques obtenues de calculs détaillés de modèles d’atmosphère (en particulier à partir de nouveaux modèles hydrodynamiques tridimensionnels) afin de mesurer les propriétés fondamentales de ces étoiles naines blanches, telles leur température, gravité de surface, masse, composition chimique, etc.

Paul Charbonneau

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René Doyon

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  • Recherche de Naines Brunes à partir du Relevé de Mouvement Propre SIMP.
  • Recherche de Naines Blanches à partir du Relevé de Mouvement Propre SIMP.

Patrick Dufour

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  • Analyse de la variabilité photométrique d’étoiles naines blanches à atmosphère de carbone

    Ce projet consiste à analyser des courbes de lumière (mesure de l’intensité lumineuse en fonction du temps) de naines blanches pulsantes ayant été observées au télescope 1.6m du mont Bigelow en Arizona. L’analyse de ces données permettra à l’étudiant de se familiariser avec les concepts de base de l’astéroséismologie stellaire, une branche de l’astronomie qui permet de sonder la structure interne des étoiles à partir de leurs propriétés vibratoires.

Gilles Fontaine

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Julie Hlavacek-Larrondo

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  • Les tours noirs supermassifs et les amas de galaxies (déjà un étudiant pour l'automne 2016)

    Pour ce projet, l'étudiant(e) aura comme objectif de réduire des nouvelles données prises du télescope Jansky Very Large Array (JVLA). Il s’agit du télescope radio le plus performant à date, et les données portent sur un amas de galaxies qui a des propriétés exceptionnelles. Une fois réduites, l’étudiant(e) devra comparer l’image produite avec une image rayons-X du télescope Chandra, ainsi que des images prisent avec le télescope Hubble. Il/elle devra finalement analyser le tout sous formed’article scientifique.

David Lafrenière

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  • Recherche de disque de débris autour de jeunes étoiles de faible masse

    Notre groupe mène actuellement un projet de recherche pour identifier de jeunes étoiles de faible masse dans le voisinage solaire. Certaines de ces jeunes étoiles pourraient posséder un disque de débris circumstellaire. Les disques de débris sont composés de fines poussières créées par des collisions entre astéroïdes en orbite autour de l’étoile ; ils témoignent d’une formation de planète passée. Un tel disque de poussière émet un rayonnement infrarouge assez important par rapport à celui de l’étoile et donc, un excès d’émission infrarouge en provenance du système peut révéler sa présence. Pour le projet proposé ici, l’étudiant devra analyser les données infrarouges du satellite WISE pour les étoiles jeunes que nous avons nouvellement identifiées et déterminer si cette émission infrarouge excède l’émission provenant de l’étoile uniquement. Ceci permettra d’identifier les étoiles ayant un disque de débris.

Daniel Nadeau

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Alain Vincent

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  • Reconnexion dans la couronne solaire. Quel mécanisme?

    La couronne solaire est remplie d'arcs visibles sur les images satellites qui sont des tubes de flux magnétique provenant d'une région située au-dessous et animée de courants de convection thermique. Lors d'une éruption, ces tubes se recoupent et se reconnectent entre eux d'une façon différente. Le courant électrique correspondant est alors dissipé par un mécanisme qui n'est pas encore bien compris. On pense qu'une aussi importante dissipation est à l'origine du chauffage de la couronne solaire jusqu'à quarante millions de degrés. La dernière éruption solaire de classe X5.4 a eu lieu le 7 mars 2012. Une des questions posées actuellement est la suivante: pour décrire correctement la reconnexion magnétique des tubes de flux magnétiques avec l'approximation magnétohydrodynamique faut'il tenir compte des mouvements des charges ("effet Hall")? Pour répondre à cette question, on part des équations de Maxwell qui décrivent l'électromagnétisme et on écrit la loi d'Ohm généralisée qui relie le courant, le champ électrique et la résistivité, etc. Ensuite, on utilise un petit modèle de reconnexion et enfin on ressoude les équations obtenues sur l'ordinateur.

Physique des particules

Jean-François Arguin

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  • Recherche de particules supersymétriques avec le détecteur ATLAS.

    Le boson de Higgs a récemment été découvert par l'expérience ATLAS au Grand Collisionneur de Hadrons (LHC). Malgré cette avancée majeure, plusieurs grandes questions demeurent en physique des particules. Pour donner un exemple flagrant, on ne comprend pas la nature ni l’origine de la matière sombre, qui constitue 85% de la matière totale dans l’Univers selon les dernières données cosmologiques. Il existe donc certainement de la nouvelle physique au-delà du Modèle Standard de la physique des particules. Le candidat favorit pour remplacer le Modèle Standard est la Supersymétrie, qui suppose l’existence de nouvelles particules possédant les mêmes nombres quantiques que celles du Modèle Standard, excepté avec un spin différent par 1/2. L'existence de ces particules supersymétriques réglerait plusieurs des problèmes du Modèle Standard simultanément, dont celui de la matière sombre.

    Si elles existent, ces nouvelles particules devraient pour la première fois pouvoir être produites dans le laboratoire grâce au Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) et au détecteur ATLAS. Le but de ce projet est d’étudier les données d’ATLAS à la recherche de ces particules supersymétriques. En particulier, il consistera à utiliser des simulations Monte Carlo pour développer des techniques d’analyse de données plus efficaces. Ce projet fera appel à la programmation scientifique, des simulations Monte Carlo et de l’analyse de données de détecteurs de particules élémentaires.

Georges Azuelos

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Claude Leroy

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  • Projet TIMEPIX au RJAL (peut prendre 2 étudiants)

    Le projet porte sur le détecteur TIMEPIX au silicium à pixels (256x256 pixels, ayant chacun une aire de 55 x 55 µm2). L’épaisseur de la couche de silicium est de 300 µm. Le détecteur TIMEPIX est un détecteur à seuil. Grâce à sa fonction ToT (Time-over-Threshold, temps durant lequel le signal est au-dessus du seuil) le détecteur TIMEPIX permet de mesurer l’énergie déposée dans chaque pixel par une radiation incidente. Une particule frappant le détecteur va y laisser une trace formée par l’activation de un ou plusieurs pixels. Les données sont enregistrées sous la forme d’images appelées « cadres » qui affichent le statut de tous les pixels (65536) après un temps d’exposition donné à la radiation incidente. Différentes formes d’amas de pixels illuminés par la radiation incidente sont visibles comme traces dans les « cadres » enregistrés. La forme d’une trace est caractéristique du type de particule, de son énergie, de son angle d’incidence et de la nature de son interaction dans le silicium. Un code d’analyse a été écrit et développé par notre groupe qui permet de reconnaitre les formes de traces et associer ces formes à des types de particules. Le projet demande à ce que l’étudiant applique ce code d’analyse à des données prises avec des faisceaux de protons et de particules alpha produits par l’accélérateur tandem du RJAL et des sources radioactives (émettant des électrons, particules alpha, photons). Le but du projet pour l’étudiant est de participer à l’achèvement du programme de caractérisation des détecteurs TIMEPIX en vue de leur opération dans le détecteur ATLAS au CERN. En effet un réseau de ces détecteurs Timepix a été installé dans le détecteur ATLAS et prend des données dans le cadre du « Run II » qui a débuté en juillet 2015. Ce projet peut accueillir un deuxième étudiant qui pourrait étudier la calibration du détecteur TIMEPIX avec une source (241Am) de particules alpha afin de convertir les mesures ToT en unités de nombre de coups en des mesures en unités d’énergie en keV, ce qui est nécessaire pour la reconstruction dans le volume entier du TIMEPIX des traces en 3D et de l’effet de partage de charge dû à l’étalement latéral des porteurs de charges créés par l’interaction d’une particule ionisante dans la couche de silicium du TIMEPIX. Des détecteurs Timepix basés sur le GaAs et le CdTe comme matériaux sensibles sont aussi utilisés par notre groupe depuis mai 2015 et les étudiants intéressés peuvent participer aux études de caractérisation avec faisceaux et sources en vue du développement d’un réseau de détecteurs GaAs pour ATLAS et CdTe pour des applications d’imagerie médicale.

David London

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  • La Violation CP

    CP (conjugaison de charge – parité) est la symétrie qui relie la matière et l’antimatière. Au début de l’univers, il y avait des quantités égales de matière et d’antimatière. Cependant, lorsque l’univers s’est refroidi, formant ainsi les étoiles,  les galaxies, etc., presque toute l’antimatière a disparu. Donc, en cours de route, CP a dû être violée. Trouver l’origine de cette violation CP est un des problèmes principaux de la physique des particules. Nous observons la violation CP à basses énergies. Ce phénomène s’explique dans le cadre du modèle standard (MS). Mais l’effet dans le MS est trop faible pour expliquer la violation CP dans l’évolution de l’univers. Donc il doit y avoir de nouvelles contributions à la violation CP – la nouvelle physique.

    Ce projet vise à explorer ce sujet en plus grand détail. Nous commencerons par réviser les signaux de la violation CP dans le système des kaons. Ensuite, nous examinerons l’explication du MS (une phase dans la matrice CKM). La plus grande partie du projet consiste à reproduire des résultats d’articles qui élaborent les prédictions du MS pour la violation CP dans le système des mésons B. Nous comparerons ces prédictions avec les mesures expérimentales. Finalement, si nous avons le temps, nous examinerons d’autres possibilités pour la découverte de cette nouvelle physique.

Richard MacKenzie

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Manu Paranjape

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Viktor Zacek

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  • Localisation d'événements dans les detecteurs PICASSO pour la recherche des particules candidates de la matière sombre.

    Le projet PICASSO utilise des détecteurs de gouttelettes à liquides surchauffés. L'interaction du rayonnement avec les gouttelettes métastables induit une transition de phase qui peut être détecté par des capteurs piézoélectriques. Une triangulation similaire à celle du GPS permet une localisation précise au mmm près des événements dans le détecteur. Le système de lecture est fonctionnel ainsi que des logiciel d'analyse. But du projet est d'améliorer la l'efficacité de reconstruction ainsi que d'améliorer la précision de localisation.

Matière condensée

Andrea Bianchi

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  • Croissance et caractérisation des aimants fortement frustrés et identifications des états fondamentaux des nouveaux états quantiques.

Michel Côté

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  • Analyse d'isolants topologiques à l'aide de méthode ab initio 

    Le sujet de ce projet de recherche est les isolants topologiques. Ces nouveaux matériaux sont une nouvelle classification des isolants pour lesquels la structure électronique démontre une topologie non triviale. Plusieurs candidats de matériaux ont déjà été identifiés et certains ont même été caractérisés expérimentalement.

    Le but de ce projet sera de se familiariser avec la méthode du calcul des phases de Berri dans un contexte de calcul de structure électronique. À l'aide de la méthode de la théorie de la fonctionnelle de la densité, il est possible de calculer les propriétés voulues. Il est essentiel d'impliquer le couplage spin-orbite et le calcul de polarisation.

Normand Mousseau

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  • Physique statistique des réseaux.

    Les réseaux sont partout autour de nous: réseau internet, bien sûr, mais aussi réseau de connaissance, réseau protéique gérant les relations entre les protéines d'une cellule, réseau téléphonique. Malgré la diversité des domaines où on les retrouve et leur nature fondamentale ou construite par l'humain, ces réseaux partagent des propriétés similaires. Ce projet vous permettra d'en découvrir quelques-unes.

Richard Leonelli

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  • Anisotropie en polarisation de la photoluminescence de semi-conducteurs.

Sjoerd Roorda

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  • Modification ou analyse des matériaux par faisceaux ionique

    Les accélérateurs tandem (1.7 et 6 MV) sont utilisés pour irradier des échantillons de matériaux (semiconducteur, isolant, magnétique, optique ..) avec le but de modifier ou étudier leurs propriétés. La méthode de modification, appelée implantation ionique, peut servir pour doper le matériau avec des impurétés pour créer des défauts, ou même pour rendre le matériau amorphe. L'analyse des matériaux se fait soit à l'accélérateur, souvent par RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) ou canalisation, soit ailleurs sur le campus dans un des laboratoires du GCM. Les détails du projet seront déterminés en début de chaque session.

François Schiettekatte

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  • Mesure de la fonction d’écrantage dans les collisions à moyenne énergie

    Lors de collisions interatomiques, les atomes exercent l’un sur l’autre une force répulsive. À haute énergie (MeV), le phénomène est bien compris: c’est l’expérience de Rutherford. La collision peut être alors être traitée comme une collision noyau-noyau. Mais à plus basse énergie, la distance minimale d’approche est plus grande que le rayon moyen de l’orbitale de plusieurs électrons de coeur, et ceux-ci se trouvent à écranter la charge des noyaux. À la limite, si la distance minimale d’approche est de quelques nm, les atomes se perçoivent comme neutres et n’interagissent pas: il n’y a pas de collision.

    Ce processus affecte donc significativement plein de processus comme les mesures en analyse par faisceau d’ions et les processus de pulvérisation par plasma. Or, la façon de déterminer cette fonction d’écrantage est de l’estimer par un calcul de mécanique quantique statique (solution indépendante du temps). Mais une collision est un phénomène dynamique, et dans bien des cas, la vitesse des ions est semblable à celle des électrons. Il n’est donc absolument pas clair que le calcul statique reproduit adéquatement la fonction d’écrantage.

    Au cours de ce projet, l’étudiant aura à mesurer grâce à l’accélérateur Tandem le taux de collision d’ions lourds sur une feuille d’or en fonction de l’angle et de l’énergie, de manière à pouvoir comparer les valeurs obtenues à la fonction déterminée par un calcul de mécanique quantique statique. Une première étape consistera à s’assurer d’une lecture fiable de la charge incidente sur la cible, et une estimation précise de l’angle solide des détecteurs.

Carlos Silva

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  • Compression des impulsions laser ultra-brèves avec une masque de phase optique adaptive

William Witczak-Krempa

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  • Intrication comme empreinte digitale des états quantiques

    L’intrication est une propriété fondamentale de la physique quantique,  elle connecte de manière non-locale plusieurs particules (électrons, photons, etc). L’étude de l’intrication dans les matériaux permet de mieux comprendre ce qui se passe dans des états exotiques, disons près d’une transition de phase quantique. L’étudiant sera amené à étudier l’intrication quantique dans certaines phases quantiques, de manière analytique et numérique. Il sera familiarisé avec certains rudiments de la théorie des  champs quantiques.

Biophysique

Rikard Blunck

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  • Biophysique - Fluorométrie en voltage-imposé.

    Les canaux ioniques dépendants au voltage sont les protéines responsables de la propagation de l’influx nerveux. Ils sont à la base de tous activité du cerveau ou des muscles. Dans ce projet, nous étudions comment les canaux fonctionnent. Les canaux sont construits de deux modules, le senseur de voltage et le pore qui laisse passer les ions à travers la membrane cellulaire. Nous voulons savoir comment le senseur du voltage fait pour faire ouvrir le pore lorsque le potentiel membranaire dépasse un certain potentiel seuil. Ce processus est appelé « couplage électromécanique ».

    Nous faisons d’abord des mutations dans les canaux avant de les exprimer dans les ovocytes de grenouilles. En utilisant la spectroscopie de fluorescence et l’électrophysiologie nous pouvons observer le mouvement à l’intérieur de la protéine avec une précision pouvant atteindre 1 Å.

    L’étudiant serait responsable pour la caractérisation d’un mutant modulant le couplage électromechanique. Ce projet implique de générer la mutation, faire les mesures et analyser les résultats.

  • La spectroscopie de fluorescence en bicouche lipidique planaire.

    La classe des toxines formeuses de pores inclut plusieurs pathogènes comme la toxine du tétanos, de l’anthrax ou la toxine botulique (ce que l’on appelle dans la langue courant le Botox). Nous étudions les mécanismes de formation de pores par l’anthrax et par la colicin Ia. Nous utilisons le transfert résonant d’énergie de Förster (FRET). Les bicouches sont formées sur des petits chips, qui nous permettent de les observer à l’aide d’un microscope inversé. Comme ça, on peut simultanément déterminer le mouvement des toxines dans la bicouche et l’apparition du courant électrique lorsque le pore est formé. Le but de cette étude est de mieux comprendre le mécanisme de formation de pores afin de développer des stratégies pour contrer leurs effets néfastes.

    L’étudiant sera en charge de caractériser le mécanisme de formation de pores observé pour des mutants spécifiques en utilisant de la spectroscopie de fluorescence dans des bicouches lipidiques planaires.

Physique médicale

Hugo Bouchard

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  • Projet en radio-oncologie

    Les projets offerts sont variables et peuvent soit faire partie d’un cadre de recherche ou encore être reliés étroitement aux besoins de la clinique. Les projets ont lieu au Département de radio-oncologie (DRO) du Centre hospitalier de l’Université de Montréal (CHUM) où l’on traite environ 3500 patients par année avec des technologies et techniques de pointe en radiothérapie et en imagerie médicale. Notre site est le berceau du programme de physique médicale gradué de l’Université de Montréal et comporte un groupe de 20 physiciens médicaux, 3 résidents en physique médicale, 6 étudiants au PhD et 2 étudiants au MSc. Notre environnement est riche pour les étudiants, avec un laboratoire localisé directement dans la clinique parmi notre groupe multidisciplinaire. Nous possédons un des plus grands parcs d’appareils de traitement en radiothérapie au Canada, ayant étés les premiers au pays à recevoir un appareil de radiochirurgie CyberKnife en 2009 et les premiers en Amérique du Nord à acquérir un tomodensitomètre à bi-énergie en 2013.

Autres

Louis-André Hamel

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Normand Mousseau

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  • Peut-on vraiment se libérer de notre dépendance au pétrole?

    Pourrions-nous abandonner les combustibles fossiles et n'utiliser que des énergies renouvelables? À l'aide d'estimations, ce projet permet d'identifier le défi que nous avons à relever et les technologies les plus susceptibles d'y parvenir.

Luc Vinet

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Alain Vincent

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  • Plume thermique ou fontaine

    On veut étudier la thermodynamique des plumes thermiques ou des fontaines. Pour cela, on va écrire les équations décrivant ce phénomène à trois dimensions. Conservation de la masse, conservation de la quantité de mouvement (la loi de Newton pour un élément de fluide) et conservation de l'énergie (le second principe de la thermodynamique). Ensuite on va adimensionner ces équations et donc choisir les échelles appropriées. Ce n'est pas juste comme Joseph Boussinesq (1897) l'avait prévu, car il y a une source interne de chaleur.

  • Advection de la chaleur dans le noyau liquide de la Terre

    On veut étudier comment se propage la chaleur dans un milieu où la température, la pression et la densité sont telles que la conductivité thermique n'est pas constante, mais est fonction de la température et de la nature du milieu. En particulier interviennent les phonons et les électrons. Simulations numériques. On va essayer de simuler les ondes thermiques et leur relation de dispersion. Application: le manteau de la Terre ou son noyau liquide.