L'US Air Force et la NASA s'intéressent de très près à la surfusion. En effet, dans l'espace, les satellites sont sujets à de nombreuses collisions avec des restes d'engins ayant explosé ou bien encore avec des gouttes en surfusion. Ces heurts peuvent provoquer des dégâts, ainsi, les impacts sont très souvent la cause d'une érosion prématurée des satellites, ce qui bien sûr limite leur durée de vie et élève le coût des missions. La NASA a ainsi lancé un satellite doté d'un instrument de mesure à rayons infrarouge très sensible qui doit mesurer la quantité de chaleur (trés faible) dispersée par ces gouttes et doit ainsi permettre d'éviter l'impact. Une étude menée par F. Feuillebois et K. Range a permis de mettre en évidence le rôle de l'inclinaison de la surface ainsi que sa rugosité sur l'importance de ses dégradations sur les matériaux. Ils ont utilisé un système de prise de vues rapide par vidéo. Or l'explicitation théorique de la surfusion par la chaos permettrait de ne plus utiliser de tels moyens d’étude expérimentaux coûteux comme c’est traditionnellement le cas.

Une équipe internationale a pu mettre en évidence le chaos microscopique qui affecte la dynamique des fluides. Équipe dirigée par P. Gaspard (gaspard@ulb.ac.be) de l'Université libre de Bruxelle. Leur étude entre en concordance parfaite avec cette présente recherche (voir bibliographie).

Dans le secteur des télécommunications, des systèmes chaotiques tels que les lasers à intensité fluctuante inventés par deux américains : G.D. Van Wiggeren et R. Roy, permettent le cryptage absolument sécurisé de l'information. Établir les lois qui régissent le comportement dynamique quantique de la molécule d'eau en fluctuation permettrait des extrapolations vers les matériaux lasers et donc de déjouer la sécurité de tel réseaux puisque le hasard physique contient inévitablement un ordre et des régularités. Ces deux dernières propriétés sont indésirables en cryptographie car permettent de déjouer la sécurité qu’offre le codage.

L'étude des transitions de phase a déjà inspiré des membres du Centre d'études nucléaires de Saclay pour des modèles de prévision financières. Si les bourses, fluctuantes et quelquefois instables, ont un comportement analogue aux atomes d'hydrogène de la molécule d'eau, alors, notre nouvelle vision du phénomène de surfusion en tant que retard à la transition de phase faisant appel à des états intermédiaires, pourra elle aussi pousser les mathématiciens à considérer la théorie des seuils et surtout la loi du tout ou rien (proche de la notion de point critique) pour les prévisions financières. L’utilisation par Didier Sornette, de l’Université de Nice, d’un modèle de prévision grâce à une transition de type Kosterlitz-Thouless permit déjà de prévoir le krach de l’automne 1997. Et de manière plus générale, il apparaît que la loi de l’offre et de la demande qui régit entre autre les échanges boursiers fait varier les prix de manière chaotique sans atteindre d’équilibre. Là encore, les perspectives qu’offre le chaos sont encourageantes.

L’état supercritique, intermédiaire entre gaz et liquide, permet déjà dans l’agro-alimentaire et la phyto-industrie l’extraction de composés (caféine, acides, arômes...) grâce au dioxyde de carbone supercritique qui sert de solvant. Le CO₂ est alors porté à 31°C sous plus de 73 atmosphères. Une équipe du CEA de Pierrelatte (dans la Drôme) a mis au point une méthode de recyclage propre et économique des huiles de vidange grace à du dioxyde de carbone supercritique porté à la température de 40°C et sous la pression de 150 atmosphères. L’étude des états intermédiaires débouche donc déjà sur des applications concrètes.

L'étude de l'évolution de la pollution atmosphérique doit prendre en compte un nombre important de facteurs déterminants tels que la diversité des sources d'émission localisées (usines) ou mobiles (voitures), le relief, la météorologie du site, les réactions chimiques locales (par exemple : formation d'ozone à partir de dioxyde d'azote soumis aux rayons ultra-violets du soleil), etc... Cette évolution est donc chaotique de part la présence du hasard aux vues de tous ces paramètres. Les chercheurs du Laboratoire de Mécanique des Fluides et Acoustique (LMFA de l'École Centrale de Lyon) ont utilisé des modèles en série pour l'analyse des phénomènes à des échelles différentes (agglomération, quartier et rue). Actuellement, il est possible de décrire mais aussi de prédire la manière dont les polluants se dispersent dans l'atmosphère grâce à ces modèles. La statistique n'est donc plus de mise.

L'Équipe Acoustique de l'École Centrale de Lyon utilise un modèle informatique dans lequel ils ont du introduire du chaos par l'intermédiaire d'un champ turbulent à composante aléatoire dans le calcul de la dispersion acoustique. Les résultats ainsi obtenus sont sans précédents : les chercheurs ont enfin réussi à simuler les phénomènes comme ils ont lieu dans la réalité.

Le génie-génétique veut décoder le génome humain et déterminer le rôle de tel ou tel gène pour une pathologie ou un caractère donné. L’existence d’interactions entre de nombreux gènes et entre gène-environnement induit un comportement chaotique pour la variance génétique. La détermination des gènes prédisposant à une maladie multifactorielle est extrêmement périlleuse. La dynamique non linéaire qui régit les influences gènes-environnement trouverait une solution en l’étude par le chaos de la répartition sur la macromolécule d’ADN des différents gènes intervenant pour l’expression de tel ou tel caractère.

Dans la nature, de nombreux changements se révèlent être des transitions de phase, tels que le passage entre fluide et superfluide, magnétique/non magnétique, conducteur/supraconducteur, ainsi que les bifurcations dans un liquide chauffé... L’étude des instabilités (qui sont inévitables) affectant les processus de changement d’état permettra à terme une meilleur compréhension des processus physiques, chimiques, biologiques, financiers, etc. Une meilleur appréhension de ces phénomènes conduira inévitablement à la mise au point de nouvelles techniques d’investigations pour la recherche et l’industrie.

Le comportement macroscopique des molécules d'eau lors de l'effet Mpemba est le reflet de leur comportement microscopique de part l’invariance d’échelle. Or le condensat de Bose-Einstein sur lequel ont travaillé Eric Cornell et Carl Wieman de l'Institut pour l'astrophysique de laboratoire (JILA) de Boulder (Colorado) est, lui aussi, mesurable par des méthodes classiques (laser). A Orsay, d’autres physiciens ont obtenu un condensat d’atomes liés deux à deux. Dans un proche avenir, le condensat de molécules devrait voir le jour. Ces résultats montrent que la frontière quantique/classique s'effrite. (Ils pourraient d’ailleurs êtres utiles pour étudier l’ordinateur quantique ?...) Ainsi on peut espérer que dans le futur, l'homme pourra directement observer le comportement des particules, chose impossible actuellement.

H. Fenske de l'université de Karlsruhe a pu observer le passage d'atomes de cuivre de l'échelle nanométrique à celle macroscopique. Des cristaux cuivrés de chalcogénides passent brusquement d'une forme sphérique moléculaire à celle d'un disque caractéristique des solides. La frontière microscopique/macroscopique s'est donc révélée...

Une expérience récente du laboratoire d'Optique appliquée de l'ENSTA-École Polytechnique, montre que lors de la fusion d'un matériau due à une puissante impulsion laser, observée durant une période de temps inférieure à quelques picosecondes, la réflectivité du matériau est celle d'un liquide bien avant la destruction de l'état solide et l'apparition du désordre atomique du à l'apport thermique.

02/02/1999