Thèse soutenue

Diffusion multiple et retournement temporel des ondes ultrasonores dans les milieux granulaires secs et immergés
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Auteur / Autrice : Maxime Harazi
Direction : Arnaud TourinXiaoping Jia
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique. Acoustique physique
Date : Soutenance le 23/11/2017
Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut Langevin-Ondes et images (Paris ; 1997-....)
établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
Laboratoire : Institut Langevin ondes et images
Jury : Président / Présidente : Annie Colin
Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Tourin, Xiaoping Jia, Annie Colin, Michel Campillo, Jean Rajchenbach, Eric Falcon, Rémi Carminati
Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Campillo, Jean Rajchenbach

Résumé

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Le retournement temporel (RT) est une méthode qui permet de faire revivre à une onde sa vie passée et de la faire ainsi reconverger sur la source qui lui a donné naissance. Au cours de cette thèse, nous avons étudié – expérimentalement et numériquement – le RT des ondes ultrasonores dans des milieux granulaires. En se propageant de grains en grains, les ondes ultrasonores fournissent une sonde unique du réseau hétérogène 3D des contacts. Pour des ondes se propageant en régime de diffusion multiple, nous montrons que la focalisation est globalement robuste mais toutefois sensible à des mouvements des grains à des échelles spatiales bien plus fines que la longueur d’onde. À cet égard, la propagation d’une onde ultrasonore à travers le réseau discret et métastable des contacts entre grains apparaît comme une situation intermédiaire entre l’instabilité du mouvement d’une particule dans un gaz de Lorentz et la propagation d’une onde ultrasonore dans une matrice homogène remplie d’obstacles diffusants. Lorsque l’amplitude de la source augmente, nous entrons dans un régime nonlinéaire où l’onde elle-même provoque des réarrangements du milieu, ce qui conduit à la dégradation de la focalisation obtenue par retournement temporel de ladite onde. Celle-ci n’agit alors plus seulement comme une sonde, mais aussi comme une « pompe ». Enfin, nous montrons que le RT d’une onde de faible amplitude, mais allongée dans le temps par la diffusion multiple, peut être utilisé pour focaliser une onde de grande amplitude en un point du milieu et y déclencher ainsi de façon contrôlée des réarrangements irréversibles du réseau des contacts. L’ensemble de ces résultats est supporté par un modèle numérique vectoriel fondé sur un système masses-ressorts percolé bidimensionnel.