MT 180 2026 : le jury et le public ont désigné les gagnants de la finale IP Paris

Margherita Castellano effectue sa thèse au Centre de Mathématiques Appliquées (CMAP, une unité mixte de recherche CNRS, Inria, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, France). Elle est intitulée Équations de Navier-Stokes-Cahn-Hilliard avec des surfactants.

En quoi consistent vos travaux de thèse et quelles sont les applications possibles ?

Mon travail consiste à décrire mathématiquement une situation physique dans le but de mieux comprendre les dynamiques qui y entrent en jeu.  Dans le cas présent, il s’agit de s’intéresser à l’interaction de deux fluides qui ne se mélangent pas - comme l’eau et l’air ou l’eau et l’huile par exemple - en présence de petites molécules appelées surfactants, ou tensioactifs. Ces molécules ont la propriété d’altérer les tensions de surfaces et de stabiliser des systèmes qui sans elles, se sépareraient rapidement (cinétiquement instables).

Pendant ma thèse, j’ai effectué un travail de modélisation, afin de choisir les bonnes équations et les bons termes qui décrivent l’évolution temporelle du phénomène physique observé. Or, comme ces équations sont trop complexes pour être résolues exactement à l’aide de formules mathématiques, j’ai utilisé une méthode numérique afin d’en obtenir une estimation. J’ai ensuite analysé mathématiquement les propriétés du système d’équations obtenu (appelé système discret) afin de vérifier la fiabilité des résultats qu’il fournit. J’ai alors pu simuler numériquement le phénomène physique et mieux le comprendre. 

Les surfactants sont extrêmement communs et interviennent dans des contextes très variés. Une meilleure compréhension de leur fonctionnement peut donc être utile dans de nombreux domaines comme les sciences du climat, l’industrie pharmaceutique ou la microfluidique.

Que représente le concours MT180 pour vous et qu’attendez-vous de cette expérience ? 

Le concours MT180 est avant tout à mon sens un défi de vulgarisation. Il me permet de partager en quelques mots des problématiques de recherche complexes et des concepts abstraits tout en essayant de faire part de ma fascination pour les mathématiques. Je trouve de plus très intéressant, voire puissant, d’être limitée à trois minutes. Cela oblige à éliminer le superflu. Enfin, j’espère faire vivre ma thèse grâce à cette expérience en la rendant imagée et parlante. J’ai pris beaucoup de plaisir dans la recherche de métaphores lors de l’écriture de mon texte, et j’entends en prendre encore plus en leur donnant de la voix.

Magali Korolev effectue sa thèse au Centre de Physique Théorique (CPHT - une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, France). Elle est intitulée Systèmes corrélés en interaction, transport en physique mésoscopique et information quantique.

En quoi consistent vos travaux de thèse et quelles sont les applications possibles ?

Mon travail de thèse est théorique et concerne à la fois la physique quantique et le domaine de la matière condensée. Je m’intéresse à des systèmes dits topologiques, c’est-à-dire des matériaux dans lesquels de grands nombres d’électrons s’organisent et interagissent entre eux pour générer des propriétés collectives stables et résistantes aux perturbations.

En fonction de l’agencement des électrons et de leurs interactions, ces systèmes sont amenés à changer de phase (ou d’état, de la même manière que l’eau existe sous forme solide, liquide ou gazeuse). Ils peuvent alors passer d’une phase très simple - par exemple un état isolant dans lequel les électrons sont immobiles et n’interagissent pas entre eux - à un état topologique. C’est la transition de phase topologique. 

En m’appuyant sur des équations et des simulations numériques je caractérise ces transitions dans des systèmes où les électrons interagissent et se déplacent selon des règles et des géométries précises. J’observe ensuite comment ces mêmes règles et ces structures géométriques affectent les transitions topologiques. Dans ce contexte, il s’avère que le passage d’un état simple à un état topologique se traduit par des équations totalement différentes de celles qui caractériseraient une transition entre deux états simples.

Mais pourquoi étudier ces changements de phase ? Certains matériaux se comportant comme des systèmes topologiques présentent souvent des excitations électroniques à leurs extrémités : les états de bord protégés. Ces derniers sont à l’abri de toute impureté, changement de paramètres ou agitations inévitables de particules (fluctuations quantiques), ce qui intéressent fortement les concepteurs d’ordinateurs quantiques. Depuis quelques années les scientifiques cherchent à mettre au point des puces quantiques utilisant les états de bords protégés pour générer des qbits (l’unité d’information de l’informatique quantique). Les ordinateurs qui en découleront seront puissants et fiables. Seulement, manipuler ces particules et leurs propriétés nécessite une très bonne connaissance théorique des matériaux quantiques dont il reste de nombreuses choses à découvrir. D’où mon travail de thèse.  

Que représente pour vous le concours MT180 et qu’attendez-vous de cette expérience ?

Outre la vulgarisation scientifique, ce concours est avant tout l’occasion idéale de promouvoir la science et la recherche, et plus particulièrement auprès des jeunes filles. J’ai choisi les sciences car plus jeune j’ai eu la chance de voir beaucoup de documentaires et de vidéos de vulgarisation scientifique sur le web. Tous étaient réalisés par des personnes très talentueuses qui ont su piquer mon intérêt mais peu d’entre elles étaient des femmes. Aujourd’hui je suis doctorante - ce dont j'ai toujours rêvé - et j'estime que c'est à présent mon rôle de transmettre ma passion pour la physique quantique et les sciences en général, surtout aux filles !