CNRS
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Comment refroidir des atomes grâce à des lasers pour mieux les observer ?
C'est dans les années 1920 que l'hypothèse selon laquelle toute particule de matière est également une onde est vérifiée. Cette " dualité onde-corpuscule " est un des fondements de la physique quantique, et un de ses éléments les plus paradoxaux. Pour observer ces propriétés ondulatoires avec des atomes ou des molécules, il faut que leur mouvement soit très lent, et donc qu'ils soient très froids.
C'est à cela que se consacre Jean Dalibard : refroidir des gaz d'atomes au plus près du zéro absolu, vers -270°C. Pour cela, il utilise des lasers, qui viennent s'opposer au mouvement des particules pour les ralentir. Cette prouesse expérimentale a conduit à des avancées majeures en physique fondamentale, et peut fournir une voie d'approche vers un futur ordinateur quantique.
De manière très pédagogique, en inscrivant ses recherches dans le fil de l'histoire des sciences, Jean Dalibard nous dévoile certaines des propriétés les plus surprenantes de l'infiniment petit. -
Une chimie pour l'environnement
Jean-marie Tarascon
- CNRS
- Les Grandes Voix De La Recherche
- 30 Mai 2024
- 9782271150493
De la supraconductivité à la batterie intelligente : une chimie au service de la décarbonation.
Au coeur des défis scientifiques et des enjeux environnementaux : le stockage et le transport de l'énergie dans le respect de principes d'éco-conception, de sécurité et de recyclage.
Collection : " Les Grandes Voix de la Recherche ".
La chimie est cette science grâce à laquelle on peut transformer la matière pour l'adapter à nos besoins. Le tableau périodique des éléments, palette du chimiste, permet d'étudier et de modeler la structure et les propriétés des matériaux.
Reconnu internationalement pour ses travaux pionniers sur les batteries lithium-ion qui sont aujourd'hui au coeur de notre vie quotidienne (dans les téléphones portables, les ordinateurs, les voitures électriques...), Jean-Marie Tarascon est une des grandes figures des nouvelles technologies pour le stockage et le transport des énergies renouvelables.
Naviguant de l'idée à l'objet, il se place à l'interface du monde académique et du tissu industriel pour que ses travaux, toujours, répondent à des besoins.
Prolifique chercheur, grand pédagogue, il introduit ici à sa discipline et aux promesses qu'elle recèle. -
La réédition d'un livre fondateur pour les chercheurs contemporains.
Dès l'Antiquité, des penseurs comme Démocrite, Épicure, Lucrèce, ont élaboré des théories atomistes, selon lesquelles la matière ne peut être divisée à l'infini, mais est composée d'unité discrète. Pendant les deux millénaires suivants, la dispute savante sur cette question se poursuivit, et revint en force au XIXe siècle. Dans les années 1900, Jean Perrin, physicien et chimiste de génie, y met fin définitivement par une série d'expériences apportant la preuve de l'existence de ces atomes. L'atomisme n'est plus une simple hypothèse, mais devient véritablement un fait scientifique, ce qui ouvre la voie à la physique moderne, quantique, notamment.
Dans son ouvrage majeur,
Les Atomes, publié en 1913, Jean Perrin expose dans un style rarement égalé associant rigueur scientifique et clarté didactique, les expériences en question, les lois régissant ces particules, la structure moléculaire, le mouvement brownien, les problèmes de la lumière et des quanta. Ce livre fit date en France comme à l'étranger, et n'a rien perdu, aujourd'hui, de sa pertinence. -
Il est inhabituel qu'une idée mathématique se diffuse dans la société. C'est pourtant le cas avec la théorie du chaos, popularisée grâce à l'effet papillon, selon lequel le battement d'ailes d'un papillon au Brésil pourrait provoquer une tornade au Texas.
Depuis Galilée et Newton, la physique et les mathématiques sont traversées par cette question du déterminisme. Si la science semble d'abord en état de tout prédire, elle doit reconnaître, vers la fin du XIXe siècle, l'infinie complexité du monde et l'impossibilité pratique de prévoir le futur en fonction du présent.
Étienne Ghys restitue ici le cheminement de grands scientifiques et nous fait toucher du doigt, toujours de manière très accessible, la portée conceptuelle de l'abstraction mathématique. -
Étonnante physique
Severine Martrenchard
- CNRS
- Physique/astronomie/chimie
- 26 Octobre 2023
- 9782271148902
Discipline multimillénaire, la physique explore l'espace et le temps. De l'immensité des amas de galaxies à l'infinie petitesse des particules élémentaires...
Discipline multimillénaire, la physique explore l'espace et le temps. De l'immensité des amas de galaxies à l'infinie petitesse des particules élémentaires, des échelles humaines - du mètre au centimètre - jusqu'au nanomonde, de l'extrême brièveté du mouvement de l'électron jusqu'au fond des âges d'où nous parviennent les premières lumières de l'Univers : les domaines couverts par cette discipline n'ont pas fini de nous étonner.
Cette science est celle de l'expérimentation méthodique qui met au point des instruments originaux pour observer la matière, inerte ou vivante, en laboratoire ou à distance. Celle qui pose encore de grandes questions fondamentales. Mais aussi celle qui accompagne notre vie quotidienne avec ses développements dans les domaines des matériaux, de la santé, de l'énergie, du climat...
Pour montrer toute sa richesse, cet ouvrage réunit 70 contributions de physiciennes et de physiciens récemment récompensés par une médaille du CNRS pour l'originalité et l'importance de leurs travaux. Abondamment illustré, accessible à tout amateur de science, Étonnante Physique lève un voile sur les recherches les plus actuelles. -
Ébullitions : 12 trajectoires en physique
Hélène Bléhaut
- CNRS
- Physique/astronomie/chimie
- 8 Février 2024
- 9782271149701
Cet ouvrage s'adresse avant tout aux jeunes qui s'interrogent sur la suite de leur parcours, ainsi qu'à leurs parents et au corps enseignant. Il a été imaginé dans le cadre de l'Année de la physique 2023-2024, qui vise à faire connaître la discipline au plus grand nombre.
Que signifie " faire de la physique " ? Que cherche-t-on ? Dans quel but ? À quoi ressemblent les journées des personnes qui en ont fait leur métier ? Comment, d'ailleurs, ont-elles su qu'elles désiraient choisir cette voie ? Quels sont leurs parcours, les difficultés rencontrées ? Comment les surmontent-elles ?
Voici douze portraits, six femmes et six hommes, à des postes variés dans différents laboratoires CNRS, chercheuse, ingénieur d'études, directrice de laboratoire, doctorant... Ici, on conçoit et construit des lasers très puissants ; là, on met en place des projets de sport par électrostimulation pour pallier le handicap moteur ; ailleurs, on cherche à comprendre la mécanique des cellules vivantes, on analyse au moyen de rayons X les matériaux utilisés dans l'art pariétal, on étudie les particules élémentaires pour essayer de réconcilier mécanique quantique et relativité générale... Partout, la même curiosité, la même inventivité, le même plaisir de chercher et de découvrir ensemble.
Cet ouvrage s'adresse avant tout aux jeunes qui s'interrogent sur la suite de leur parcours, ainsi qu'à leurs parents et au corps enseignant. Il a été imaginé dans le cadre de l'Année de la physique 2023-2024, qui vise à faire connaître la discipline au plus grand nombre.
Illustratrice et autrice, Hélène Bléhaut explore les possibilités de la bande dessinée du réel, avec un appétit particulier pour le travail de terrain. -
L'immensité de notre Univers ne cesse d'intriguer et de stimuler les imaginations.
Pour mieux appréhender l'infiniment grand et l'histoire de l'Univers depuis ses tout premiers instants, il faut se tourner vers un autre infini, l'infiniment petit, et ses quarks, leptons et bosons, à la base du modèle standard de la physique des particules. En les étudiant, on cherche à percer le secret de l'organisation de la matière à la plus petite échelle. Sans l'infiniment petit, on ne peut décrire ni le Big Bang, ni le comportement des grandes structures stellaires, ni la naissance de la matière. Et sans ces deux infinis ensemble, on ne peut bâtir les modèles théoriques expliquant la matière noire, l'énergie noire ou fonder la gravitation quantique.
Les physiques des infinis sont des physiques hors normes qui se racontent à grand renfort de superlatifs. Elles nécessitent des installations internationales de très grande envergure, et nous entraînent dans des voyages aux confins de la perception où l'on flirte avec la vitesse de la lumière et jongle avec les limites des propriétés de la matière.
En trente courts chapitres abondamment illustrés, cet ouvrage rend compte de ce que l'on sait déjà comme de ce que l'on cherche encore. -
Étonnante chimie : découvertes et promesses du XXIe siècle
Collectif
- CNRS
- Physique/astronomie/chimie
- 22 Avril 2021
- 9782271136527
La chimie n'a jamais été aussi présente dans notre quotidien, et notre avenir rarement aussi dépendant de ses développements. Transformer le CO2 en carburant vert, reproduire des organes par impression 3D, élaborer des molécules visant à mieux soigner des pathologies : les routes que pourrait suivre notre futur se découvrent à travers la cinquantaine de petites histoires étonnantes qui vous sont proposées dans ce livre.
Vous lirez aussi que certains chimistes sont mieux connus pour d'autres activités : vous doutiez-vous que l'écrivain Primo Levi, que le musicien Borodine, ou encore la chancelière Angela Merkel étaient aussi des chimistes de talent ?
Cet ouvrage rassemble les contributions de dizaines de scientifiques, femmes et hommes qui, enthousiastes, mènent des recherches de pointe un peu partout en France. Leurs récits surprenants vous mèneront de la chimie des océans à celle des nuages, au sein même des molécules. Parfums de l'Antiquité, secrets de nos grands peintres, arôme des vins ou de la cuisine : la chimie est également à la source de grands et petits plaisirs.
Préparez-vous à un voyage inattendu, au coeur de la matière et de ses transformations.
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Chimique, vous osez dire chimique ?
Bernard Meunier
- CNRS
- Physique/astronomie/chimie
- 13 Juillet 2022
- 9782271141675
La chimie est devenue l'objet de toutes les craintes. Au «?chimique?» on oppose le «?naturel?» vers lequel il faudrait revenir. Comment aborder ce sujet avec un peu de raison??
Avant Lavoisier à la fin du XVIIIe?siècle, un des pères de la chimie, personne ne savait faire des produits dits «?chimiques?». Dans ce monde sans chimie, sans vaccin ni médicament, l'espérance de vie ne dépassait pas trente ans, loin des quatre-vingts ans actuels. Ce considérable allongement est dû aux différentes composantes de la science et de la médecine, la chimie y ayant pris une large part.
Au cours du XXe?siècle, son développement a contribué à créer une société d'abondance. Demain, sans nouveaux produits et matériaux chimiques à faible impact sur l'environnement, il sera difficile de faire vivre et de nourrir une population dont la croissance a été particulièrement forte au cours des cent dernières années. Cela ne se fera pas de manière «?naturelle?», mais avec beaucoup de sciences, à la fois rigoureuses et originales.
Cet ouvrage a pour ambition de remettre à sa juste place la fonction de la chimie dans notre vie quotidienne, et de regarder avec raison ce qu'il faut garder, limiter ou éliminer. -
Insondable ou microscopique, abyssal ou infime, incommensurable ou imperceptible, mais toujours paradoxal, l'infini nous attire et nous dépasse. De l'Antiquité à nos jours, cet impensable n'a cessé d'interroger l'humanité. Ce livre raconte l'histoire de cette épopée de l'intelligence.
Quels sont les grands épisodes de cette conquête ? Comment la physique, en franchissant les confins de l'univers, s'affranchit-elle des bornes de la connaissance ? Comment, âge après âge, avons-nous cherché à concilier les deux infinis ?
De Démocrite à Einstein, de la physique stoïcienne à la physique quantique, des lunettes aux télescopes, en passant par les scolastiques, Galilée, Newton, Hubble, voici, versions macro et micro, le plus extrême des voyages à l'un et l'autre bout du Cosmos.
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À la fin du XIXe siècle, de nombreux physiciens pensaient être arrivés au bout de leur discipline. La gravitation de Newton, la thermodynamique de Carnot, les équations de Maxwell : on pensait avoir tout compris, ou presque. Il restait bien quelques observations inexpliquées, que l'on pensait être des points de détail.
Il n'en était rien. Un phénomène anodin va conduire les physiciens à la découverte des rayons cosmiques, ces particules extra-terrestres qui bombardent la Terre. Leur étude les accompagnera pendant près d'un siècle, et les aidera à formuler, à comprendre et à mettre en lumière de nouvelles théories. Pas à pas, l'observation attentive de ces rayons et de leurs propriétés les guide vers d'étonnantes découvertes, comme celle de l'antimatière. Peu à peu, le monde de la physique quantique s'ouvre, servant de base arrière à la physique fondamentale moderne, et repoussant sans cesse les limites de nos connaissances.
C'est cette aventure scientifique et humaine que nous raconte Antoine Letessier Selvon qui mêle avec talent la grande épopée historique au récit de son expérience personnelle et de son quotidien de chercheur.
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Les fils du temps ; causalité, entropie, devenir
Rémy Lestienne
- CNRS
- Biblis
- 11 Février 2016
- 9782271089847
Le temps est là, nous vivons en lui, nous le consommons en quelque sorte. Mais existe-t-il en dehors de nous, de nos perceptions, de nos mesures ? La question est certes ancienne mais sans cesse réexaminée. S'appuyant sur les acquis récents de l'astronomie et de la physique des particules mais aussi sur les recherches relatives à l'ontogenèse des êtres vivants et au fonctionnement du système central de l'homme, Rémy Lestienne décrit la révolution épistémologique en cours et nous donne des clés de compréhension et d'appréhension du temps.
« Du temps causal au temps devenir pour aboutir enfin au temps vivant, le chemin sur lequel Rémy Lestienne nous entraîne est un véritable parcours initiatique. » Jean-Didier Vincent, neurobiologiste.
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À l'écart du monde, loin des laboratoires, en contact avec la nature, des savants réputés du monde entier viennent enseigner les grands sujets de la physique et partager les dernières avancées avec de nombreux élèves.
À l'écart du monde, loin des laboratoires, en contact avec la nature, des savants réputés du monde entier viennent enseigner les grands sujets de la physique et partager les dernières avancées avec de nombreux élèves. Ces hauts-lieux sont propices à la méditation et procurent autant d'opportunités de rencontres et d'échanges. La liberté de pensée qui y règne permet d'explorer de nouvelles pistes pour la physique de demain. Car les grandes découvertes surviennent rarement comme des illuminations : elles résultent plutôt de lentes maturations, accompagnées de travail acharné et de discussions suivies.
De tels lieux existent depuis les années 1950 en France : l'Institut d'Études scientifiques de Cargèse, en Corse, et l'École de Physique des Houches, dans les Alpes, sont nés de l'ambition de porter au plus haut niveau la physique française, en rassemblant des scientifiques de toutes générations et de tout horizon.
Ce livre rend hommage aux personnalités remarquables qui en sont à l'origine et à tous celles et ceux qui, collectivement, continuent d'oeuvrer pour la pérennité de ces lieux exceptionnels. Si la physique reste souvent nimbée de mystère, l'intention est ici de faire découvrir la vision du monde des physiciens, de montrer comment la communauté scientifique se fédère et travaille pour le bien de tous, loin des regards, mais ouverte sur le monde qu'elle contribue à construire. -
La physique du potentiel ; étude d'une lignée de Lagrange à Duhem
Cyril Verdet
- CNRS
- Cnrs Alpha
- 23 Août 2018
- 9782271122643
La notion de potentiel est l'une des rares en physique qui ne tire son origine, ni de l'expérience, ni même de l'intuition, mais seulement de considérations théoriques. La fonction inventée par Lagrange pour résoudre le problème à N corps ne se déduit de rien, au contraire, c'est à partir d'elle qu'on peut déduire l'expression de la force de gravitation et tout ce qui s'ensuit.
La notion de potentiel est l'une des rares en physique qui ne tire son origine, ni de l'expérience, ni même de l'intuition, mais seulement de considérations théoriques. La fonction inventée par Lagrange pour résoudre le problème à N corps ne se déduit de rien, au contraire, c'est à partir d'elle qu'on peut déduire l'expression de la force de gravitation et tout ce qui s'ensuit.
Un pareil objet théorique ne devait pas tarder à prendre une place de choix dans la physique en tant qu'organisation déductive. Et cela ne concerne pas seulement la théorie de la gravitation mais aussi celle de l'électromagnétisme. En outre, le cheminement de la fonction potentielle traverse les domaines conceptuels pour permettre l'émergence de grandeurs nouvelles et tout aussi fondatrices : l'énergie potentielle et les potentiels thermodynamiques.
C'est donc le récit de cette aventure intellectuelle qui est retracé ici. On peut voir comment la notion de potentiel est la marque flagrante de l'émergence d'une physique mathématique, où le terme de mathématique n'est pas à entendre comme un support utile à la pensée du physicien, mais bien comme la matrice idéelle. Au coeur de la physique du xixe où les physiciens sont avant tout des " géomètres " (c'est-à-dire, en réalité, des virtuoses de l'analyse), la notion de potentiel vient réordonner, tant d'un point de vue déductif qu'ontologique, l'ancienne physique mathématique encore balbutiante. Il s'agit alors de montrer comment ces objets physiques se constituent en refuge pour la métaphysique. -
En 1752, Benjamin Franklin, « l'homme qui arracha la foudre aux nuages », prouva, lors d'une expérience fort dangereuse, la nature électrique de la foudre. Le « fluide électrique », jusque-là objet d'amusantes manipulations, curiosité de savants, se hisse soudain au rang de phénomène universel, à l'oeuvre dans une des manifestations les plus spectaculaires de la nature : l'orage.
Trop de mythes, de légendes, de superstitions sont nées du spectacle de l'orage pour que l'on puisse oublier la charge d'imaginaire portée par le feu du ciel et le fracas du tonnerre. Ce phénomène peut être approché par ses figures de rêve et de légende, comme par sa réalité physique qui interroge scientifiques et techniciens. Éclairs et tonnerres se prêtent donc à merveille à une promenade partagée entre raison et imaginaire. On y croise des dieux coléreux et des marins superstitieux, de dignes savants jouant au cerf-volant et des astronautes contemplant depuis l'espace les orages de tout un continent. On y découvre les mécanismes de la foudre et du tonnerre, ceux que la science moderne a permis d'interpréter, mais aussi ceux qu'elle laisse dans l'ombre, puisque l'orage garde, encore aujourd'hui, une part de mystère.
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Jusqu'au XIXe siècle, nous n'avions, pour observer l'Univers, qu'une seule source d'informations : la lumière visible émise par les objets du cosmos. À cela se sont ajoutées, au XXe siècle, la détection d'autres rayonnements électromagnétiques - notamment radio, rayons X ou infrarouge -, puis celle des neutrinos ainsi que de particules à haute énergie, que l'on appelle « rayons cosmiques ».
Le 17 août 2017 a eu lieu un événement d'une importance considérable pour l'astronomie et la physique. Pour la première fois, on a détecté conjointement, en provenance d'une même source, un rayonnement électromagnétique et une onde gravitationnelle. Contrairement aux autres ondes connues, une onde gravitationnelle ne se propage pas à l'intérieur de l'espace-temps, elle est une fluctuation de la trame de l'espace-temps lui-même, engendrée par des masses accélérées. À son passage, l'espace s'étire ou se contracte, le temps « accélère » ou « ralentit ».
Phénomène physique extraordinaire prédit par la relativité générale, dont la détection est le fruit de véritables prouesses sur le plan aussi bien théorique que pratique, les ondes gravitationnelles, en ouvrant une nouvelle fenêtre d'observation de l'Univers, ont également vocation à révolutionner nos connaissances.
Un ouvrage simple et lumineux revenant sur la genèse du concept, l'histoire de cette détection hors du commun, et les riches promesses qu'elle porte.
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En bref Les grandes questions de la physique rendues accessibles sur l'infiniment grand et l'infiniment petit. Le livre Petits, nous regardions les adultes en nous disant qu'ils étaient grands. Devenant grands, nous avons ouvert les yeux sur ce qui nous dépassait. Du toit de l 'immeuble à l'astre qui nous éclaire, du Soleil aux étoiles... Jusqu'au jour où nous nous sommes demandés : « Et plus loin, qu'y a-t-il ? » Cet emboïtement de poupées russes nous a également conduits à nous émerveiller des confettis, de la poussière, d'une cellule de notre sang... Et toujours la même envie : pousser plus loin l'investigation, comprendre le plus en plus petit. Ce mouvement naturel de notre curiosité, la physique l'a suivi tout au long de son histoire. Infiniment grand, infiniment petit, les échos d'un même défi lancé à l'esprit humain en général et à la science moderne en particulier. Les auteurs Philosophes de formation, Sophie Fromager et Patricia Laporte ont fondé une agence spécialisée dans la vulgarisation des connaissances. Arguments Laporte/Fromager : des auteurs qui s'installent dans la vulgarisation. 20 000 exemplaires vendus des Cahiers de vacances philo.
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Ces deux ouvrages complémentaires proposent, pour la première fois, une approche unifiée et cohérente de l'électrocinétique fondamentale. S'adressant en priorité aux étudiants, leurs chapitres sont répartis par niveaux, classés à partir du nouveau cursus européen licence-mastère-doctorat en 3-5-8 ans.
Le premier volume présente les aspects généraux du transport d'électricité dans les milieux matériels, en s'appuyant parallèlement sur la thermodynamique, l'électrostatique ou encore la mécanique quantique.
Principaux thèmes abordés :
- Charges mobiles et courants électriques dans les milieux matériels - Diffusion de particules - Conductivité et loi d'Ohm locale - Effet Joule et conduction thermique - Conduction électrique dans un champ magnétique - Induction électromagnétique - Conductivité des solutions et piles électriques - Bio-électricité cellulaire - Contacts de conducteurs électriques - Effets thermo-électriques - Déviations à la loi d'Ohm - Transport de particules en milieu inhomogène - Processus de Markov et équation de Fokker et Planck.
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Ces deux ouvrages complémentaires proposent, pour la première fois, une approche unifiée et cohérente de l'électrocinétique fondamentale. S'adressant en priorité aux étudiants, leurs chapitres sont répartis par niveaux, classés à partir du nouveau cursus européen licence-mastère-doctorat en 3-5-8 ans.
Le second volume propose 137 exercices et problèmes d'électrocinétique. Chacun d'entre eux bénéficie d'une correction détaillée comprenant le raisonnement et la solution. L'électrocinétique de la chimie et de la biologie sont aussi prises en compte.
Principaux thèmes abordés :
- Charges mobiles et courants électriques dans les milieux matériels - Diffusion de particules - Conductivité et loi d'Ohm locale - Effet Joule et conduction thermique - Conduction électrique dans un champ magnétique - Induction électromagnétique - Conductivité des solutions et piles électriques - Bio-électricité cellulaire - Contacts de conducteurs électriques - Effets thermo-électriques - Déviations à la loi d'Ohm - Transport de particules en milieu inhomogène - Processus de Markov et équation de Fokker et Planck.
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Photons et atomes
Claude Cohen-tannoudji, Jacques Dupont-Roc, Gilbert Grynberg
- CNRS
- 1 Juin 1987
- 9782222039662
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Complexes de palladium en synthèse organique (Les)
Jean-Marc Campagne
- CNRS
- 21 Novembre 2001
- 9782271059116
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Abécédaire de la physique
Centre De Vulgarisation De La Connaissance
- CNRS
- 2 Février 2006
- 9782271064073
Dans le prolongement de l'année de la physique, ce volume, rédigé par le Centre de Vulgarisation de la Connaissance, dresse en 26 lettres un panorama accessible et ludique des notions fondamentales de la physique.
Chaque lettre comprend la définition d'un mot ou d'une notion appartenant au vocabulaire des sciences physiques ou recouvrant un phénomène ou une loi physique (par exemple « Boussole »).
