20.08.2003 – 10:59

EPFL - Ecole Polytechnique Fédérale

EPFL: Les chercheurs de l’EPFL font la Une de « Nature » pour une première prise de température du sable

Lausanne (ots)

Lausanne, le 20 août 2003
(28-sable)

EMBARGO jusqu’à 20h

En première mondiale, des physiciens de l’EPFL sont parvenus à 
mesurer la température d’un tas de sable. Pour ce faire, le 
thermomètre ne suffit pas ! Dans ce but, les chercheurs ont mis au 
point un nouvel appareil. Le dispositif permet d’évaluer la 
température du sable grâce à la mesure de l’agitation, même infime, 
des grains. Cette découverte apporte une contribution essentielle à 
la compréhension des systèmes granulaires (composés de petits 
grains).

Patrick Mayor, doctorant, présente volontiers le principe de 
l’appareillage, la « bête » tel qu’il l’appelle familièrement: « Il 
s’agit d’une tige à pointe conique reliée à une sorte de ressort. 
Cette pointe est immergée dans un récipient de grains de sable 
soumis à de légères vibrations. Elle peut capter l’agitation de ces 
grains en pivotant sur elle-même. Les petites déviations de ce « 
thermomètre » plutôt inhabituel sont ensuite analysées de façon à 
déterminer une température. Logiquement, plus les vibrations 
imposées sont fortes, plus la température est élevée ». L’appareil 
pallie un manque. En effet, dans un liquide ou un gaz, la 
température mesure le degré d’agitation des molécules. Dans le cas 
du sable, les grains sont trop gros pour que la température ambiante 
ait une influence sur le système. C’est pourquoi cette agitation 
thermique a dû être simulée en faisant vibrer le récipient. Cette 
étude a été menée dans le Groupe des Systèmes Complexes, sous la 
direction du Docteur Gianfranco D’Anna.

Dynamique des grains de sable Les physiciens connaissaient déjà les 
propriétés des solides, des liquides ou des gaz. Différentes, les 
caractéristiques des systèmes granulaires, tels que les poudres ou 
le sable, étaient encore peu connues. Grâce à cette expérience, une 
étape importante a été franchie dans l’explication de la dynamique 
de cet état de la matière si particulier. En effet, les chercheurs 
ont réussi à définir une notion de température pour ces systèmes 
appelés « dissipatifs » (qui dissipent constamment de l’énergie).

Gestion du trafic Cette nouvelle découverte apporte une contribution 
essentielle à la connaissance de la matière granulaire, sujet qui 
fait l’objet de nombreuses recherches depuis quelques années. La 
maîtrise du comportement de ces systèmes est en effet fondamentale 
pour comprendre l’écoulement des avalanches, des céréales dans un 
silo ou la gestion du trafic. Ces résultats ouvrent aussi la voie à 
une théorie générale des systèmes dissipatifs. Ces systèmes, 
omniprésents en biologie, donnent du fil à retordre aux 
scientifiques qui cherchent à les modéliser.

Informations complémentaires 
Patrick Mayor, assistant, Institut de Physique de la Matière 
Complexe, 021-693 33 93, 078-823 99 13 
Gianfranco D’Anna, docteur en physique, Institut de Physique de la 
Matière Complexe: 021-693 44 98, 079/253.35.52. 
Article de la revue“Nature: "Observing brownian motion in vibration- 
fluidized granular matter", G. D’Anna, A. Barrat, V. Lorento, F. 
Nori, Nature 424, 909.