SOGOOD

Un soliton est une sorte d'onde solitaire qui voyage sans se déformer, contrairement aux vagues normales qui s'affaiblissent en avançant. On en trouve dans différents domaines comme l'eau (des vagues particulières sur la mer), la lumière (dans des fibres optiques) ou même en physique quantique. Jusqu'à des observations expérimentales récentes, le gaz de solitons était considéré comme un modèle purement théorique en physique statistique non linéaire.
Le projet SOGOOD rassemble des chercheurs de quatre groupes universitaires (PHLAM-Université de Lille, LHEEA-Ecole Centrale de Nantes, MSC-Université Paris Diderot, LEGI-Université Grenoble-Alpes) ayant une expertise sur les expériences et la simulation numérique des ondes non linéaires pour mieux comprendre ces gaz de solitons. L'objectif est de voir si ces gaz de solitons obéissent à des lois physiques bien précises et si cela peut aider à mieux comprendre d'autres phénomènes complexes comme la turbulence des vagues ou les comportements des gaz quantiques (importants pour des technologies comme les ordinateurs quantiques).

Le grand bassin de génie océanique de Centrale Nantes a récemment accueilli des chercheurs de Sorbonne Université, de l’Université Paris Cité et de l’Université de Liège, dans le cadre du projet SOGOOD. Les équipes ont mené des expériences sur la diffusion de particules à la surface de l'eau sous l'influence d'un champ de vagues isotrope.

Pour ces tests, trois ingrédients clés sont nécessaires pour la génération du champ de vagues isotrope visé :

1. Le batteur de houle est piloté de manière à produire une génération de vagues multidirectionnelles couvrant un large étalement angulaire
2. Les murs latéraux, sur lesquels les vagues générées avec de grands angles se réfléchissent et reviennent vers le milieu du bassin
3. Un "mur" a été installé à l’extrémité du bassin en lieu et place de la plage qui permet habituellement d'absorber les vagues. Ce mur assure une réflexion complète des vagues, comme les murs latéraux

Ces trois éléments contribuent à ce que les vagues au centre du bassin arrivent de toutes les directions, constituant ce champ de vagues isotrope cible.

Les chercheurs ont mesuré les vagues générées en utilisant 17 sondes disposées sur une surface d’un mètre carré afin de déterminer la répartition angulaire des vagues et valider le caractère isotrope. Ils ont ensuite réalisé des enregistrements vidéo du déplacement des boules en polystyrène de tailles différentes flottant à la surface de l’eau dans ce même champ de vagues. Des essais longs ont été réalisés afin d'obtenir des statistiques fiables sur le mouvement des flotteurs. L'analyse de ces mouvements permet de caractériser la diffusion des particules flottant à la surface de l'eau.

Ces expériences vont permettre de mieux comprendre comment les vagues aléatoires déplacent des objets flottants et notamment de savoir comment la taille des objets par rapport à la longueur des vagues influence leur diffusion.