Giulio Biroli : Des recherches à la frontière de la physique statistique

Passionné par la physique et les mathématiques, Giulio Biroli devient d’abord ingénieur nucléaire, puis réalise, lors d’un programme d’échange entre l’École polytechnique de Milan et celle de Palaiseau, qu’il veut être chercheur. Il effectue un master et une thèse de physique théorique à l’ENS, et part deux ans en post-doc aux États-Unis. De retour en France, il intègre l’Institut de physique théorique de Saclay et y reste durant seize ans.

La beauté de l’abstrait

Comprendre des phénomènes contre-intuitifs est la première motivation de Giulio Biroli. « En physique, lorsque des phénomènes interagissent entre eux de manière compliquée, on les examine individuellement. D’autres phénomènes, complexes et inattendus, peuvent alors émerger : ce sont des systèmes dits « désordonnés » ou « frustrés », explique le chercheur.  « À la frontière avec la physique statistique, mes recherches poussent au développement de nouveaux modèles servant à l’étude d’autres phénomènes du monde moderne. Elles se lient à d’autres disciplines, comme l’informatique théorique, les sciences sociales, la biologie et même l’intelligence artificielle ». Ainsi Giulio Biroli développe-t-il des modèles théoriques utiles au deep learning1 ou à l’étude des écosystèmes. « C’est toute la beauté de la physique théorique ! »

Le verre, cet inconnu

Le principal centre d’intérêt de Giulio Biroli demeure la formation des solides amorphes, tels que le verre, « ce liquide tellement visqueux qu’il se transforme en solide », commente-t-il. « Ses atomes agissent d’une manière incroyable. Si le mystère de sa formation se résoud, celui des autres secteurs se dévoilera aussi. » Le chercheur pose ainsi en 2004 les bases théoriques de ses travaux avec Jean-Philippe Bouchaud, puis mène des expérimentations en collaboration avec l’équipe de François Ladieu au SPEC2. Il obtient alors des résultats remarquables : « Plus la température descend, plus les atomes se déplacent dans le liquide de manière très concertée (non aléatoire) et selon une certaine échelle (thermodynamique). »

Le prix d’Aumale décerné par l’Académie de sciences « est une reconnaissance des pairs à laquelle je suis très sensible », confie Giulio Biroli. « J’ai beaucoup de chance de vivre ces magnifiques moments. » Des moments qu’il souhaite d’abord partager avec ses étudiants – il est aujourd’hui professeur à l’ENS Paris -, pour « les initier à la recherche et à la beauté de la physique théorique » et ensuite avec le grand public, pour lequel « il faut être le plus pédagogue possible ». Un commandement qu’il suit au quotidien : Giulio Biroli édite la revue italienne de vulgarisation scientifique Sapere.