Le Prix Daniel Guinier 2022 est décerné à Benjamin Apffel pour sa thèse en physique non linéaire intitulée « Du contrôle spatio-temporel d’ondes de surface à la stabilisation dynamique d’interfaces » réalisée à l’Institut Langevin (CNRS, ESPCI - PSL) sous la direction d’Emmanuel Fort. Sa thèse, à dominance expérimentale, se situe dans le domaine de la physique des ondes de surface en mécanique des fluides avec des applications à leur contrôle.
Son travail repose sur la modification de la relation de dispersion des ondes à la surface d’un liquide à l’aide d’un champ électrique appliqué (électrostriction). Le liquide est rendu inhomogène spatialement en imposant le champ sur un domaine limité de l’espace ou, de façon plus originale, dans le domaine temporel (le champ est alors imposé aléatoirement en temps). Il met alors en évidence des phénomènes de localisation des ondes hydrodynamiques dans le domaine temporel (PRL 2022a) ainsi que la conversion de fréquence d’un paquet d’ondes (PRL 2022b). Une autre application de cette méthode concerne le contrôle non intrusif des ondes de surface, tel que l’analogue hydrodynamique des effets de réfraction des lentilles accordables et des guides d’ondes de l’optique (PNAS 2023).
Un second aspect de son travail utilise le phénomène bien connu de la stabilisation par vibrations hautes fréquences (dans l’esprit du pendule inversé de Kapitza). En hydrodynamiques, ces dernières génèrent de nombreux effets contre-intuitifs : une bulle de gaz peut descendre dans un liquide, ou bien une couche de liquide plus dense peut être stabilisée au-dessus d’un fluide moins dense (gaz ou liquide). Les expériences menées durant sa thèse explorent ces thématiques et démontrent en particulier qu’un objet peut flotter à l’interface inférieure d’une couche de liquide stabilisée au-dessus une couche d’air (Nature 2020). Il a ensuite étendu cet effet à des orientations de stabilisation quelconques, menant par exemple à la flottaison d’un objet sur un mur de liquide vibré (PNAS 2021).
Les travaux de thèse de Benjamin Apffel montrent ainsi qu’il est possible de modifier et de contrôler la propagation d’ondes à la surface d’un liquide à la fois dans l’espace et le temps. Le jury a souligné l’excellence et l’originalité de son travail qui apporte de nombreuses perspectives dans le domaine de la physique des ondes avec des applications potentielles au contrôle non intrusif.
