L'Université des Sciences et de Technologie d'Oran - Mohamed Boudiaf (USTO) a accueilli du 13 au 15 octobre le 1er Congrès international de physique numérique (CIPN1). Outre une forte participation algérienne, ont pris part à ce rendez-vous scientifique, qui a lieu pour la première fois en Algérie, des spécialistes de renom dans cette discipline, en provenance d'universités américaines, françaises, allemandes, britanniques et japonaises.

Parmi les figures les plus emblématiques de la physique numérique présentes à cette première édition du CIPN, il y a lieu de citer le Dr Satya N Majumdar, qui a à son actif plus de 180 publications dans les revues les plus prestigieuses. Directeur de Recherche (DR1) au Laboratoire de Physique Théorique et Modèles Statistiques, Université Paris-Sud, Orsay, France, cet indien d'origine, diplômé de l'université de Calcutta, lauréat du Prix d'excellence Scientifique (PES) (2009), décerné par le CNRS, est également régulièrement candidat au prix Nobel de la physique. Le CIPN1 a également vu la participation de chercheurs de haut rang tels Thomas Prelberg (UK), Fredrik Shmid (Allemagne), Julia M. Yeomans (UK) ou Thibault Roques-Carmes (France) pour ne citer que ceux là.

Selon les organisateurs, la conférence vise à réunir à Oran des chercheurs et des scientifiques du monde entier. Pour le docteur Sabeur Sid Ahmed, président du CIPN1, douze scientifiques et chercheurs sur les 22 sollicités, représentants dix pays ont répondus à l'invitation du Comité d'organisation. Ce qui est «très encourageant pour cette toute première édition de la Conférence et pour le développement en Algérie de cette discipline qu'est la Physique numérique.»

La physique numérique, c'est la convergence de trois sciences majeures : les mathématiques, la physique et l'informatique. La physique fournit les problèmes, les mathématiques les algorithmes pour les modéliser, et l'informatique l'outil pour faire les calculs. A quoi sert-elle ? Pour le docteur Sabeur Sid Ahmed, «la physique numérique permet de simuler des expériences qu'on ne peut pas expérimenter». «Elle aide aussi à tester des idées et d'apprendre des concepts. Son apport peut être salvateur pour les laboratoires de recherche en termes d'économie d'argent et de temps, car elle se substitue aux équipements d'expérimentation, souvent trop coûteux et pas toujours fiables. Il y a également son apport pédagogique à l'enseignement de la physique. On peut désormais apprendre en faisant des expériences numériques. On ne possède pas toujours le matériel ni l'espace pour faire des manipulations», explique notre interlocuteur.

Les scientifiques de tous bords sont unanimes : simuler un phénomène est un excellent moyen de le comprendre. Appelé physique numérique et parfois physique informatique, cette discipline est l'étude et l'implémentation d'algorithmes numériques dans le but de résoudre des problèmes physiques pour lesquels une théorie existe déjà. Elle est souvent considérée comme une sous-discipline de la physique théorique, mais certains la considèrent comme une branche intermédiaire entre la physique théorique et la physique expérimentale.

En général, les physiciens définissent un système et son évolution grâce à des formules mathématiques précises. Il arrive souvent que la solution des équations basées sur les principes de la physique fondamentale ne soit pas adaptée à la description du système. Ceci est particulièrement vrai dans le cas de la mécanique quantique, où seulement une poignée de modèles simples possèdent des solutions analytiques complètes. Dans les cas où les systèmes ont seulement des solutions numériques, des calculs numériques sont employés.

Une première édition : objectifs et défis

Le 1er Congrès In-ternational de Physique Numérique (CIPN1) permet «d'échanger et de stimuler des idées de différentes disciplines de la physique, afin de discuter des défis d'ordre pratique rencontrés et les solutions adoptées, et de se renseigner sur les développements récents dans les frontières de la théorie et des méthodes numériques appliquées en physique», affirme le président du Congrès.

Le programme technique de la CIPN1 comporte des sessions plénières, des présentations orales et des posters sur des sujets couvrant un large éventail d'intérêts dans le domaine de la physique numérique. Parmi les domaines privilégiés au cours dans cette édition, la «physique statistique», «physique des fluides», «sciences des matériaux et polymères» et «modélisation physique». Quant aux thématiques étudiées, elles sont au nombre de huit. Il s'agit des «phénomènes Couplés et Interfaciaux, fluides et solides», le «modèle numérique relatif au mouillage en présence ou non de surfactants», le «modèle numérique sur l'électromouillage», la «structure électronique et optique des matériaux», le «repliement des polymères et transitions de phase», «les méthodes de Monte Carlo classiques et quantiques», les «systèmes réacteur/transfert» et enfin, «la microfluidique».

Le choix de ces thématiques est déterminé par le fait que les calculs numériques sont employés couramment, dans le cadre de la physique du solide et de la de la mécanique des fluides. En physique du solide, par exemple, l'outil informatique est employé avec la théorie fonctionnelle de densité afin de calculer des propriétés des solides. Les chimistes utilisent une méthode semblable pour étudier les molécules. En physique du solide, l'organisation électronique de la matière, les propriétés magnétiques et les densités électroniques de charge peuvent être calculées par plusieurs méthodes, y compris par calcul numérique et les méthodes ab initio (via différentes théories et/ou méthodes). Beaucoup d'autres problèmes numériques plus généraux se retrouvent inévitablement dans le domaine de la physique numérique, bien qu'ils pourraient être considérés comme des problèmes purement mathématiques. Il s'agit notamment de résolution des équations, d'évaluation d'intégrales, de méthodes stochastiques, particulièrement la méthode de Monte Carlo, de méthodes des équations différentielles partielles, par exemple la méthode des différences finies et la méthode des éléments finis, de calcul de valeurs propres et leurs vecteurs propres correspondants pour des matrices très grandes (exemple : l'état propre en physique quantique) ou encore la méthode pseudo-spectrale. Toutes ces méthodes et plusieurs autres sont employées pour calculer les propriétés physiques des systèmes à modéliser ou à simuler.