Les recherches du CEA en

sciences de la matière et de l’Univers

​Les axes de recherche

​Théorie et simulation ​Nanosciences ​Matériaux ​Physique nucléaire

​Physique des particules ​Astrophysique ​Instrumentation pour les grandes expériences de physique

Théorie et simulation

Le CEA mène des recherches dans tous les grands domaines de la physique théorique moderne : physique des hautes énergies, cosmologie, gravitation quantique, théorie des cordes, méthodes exactes et physique mathématique, physique de la matière condensée et physique quantique, physique statistique et systèmes hors d'équilibre, systèmes biologiques, systèmes complexes et réseaux dynamiques. Pour mener ses recherches, le CEA utilise et développe notamment la simulation numérique.

Les nanosciences

À l'échelle d'une dizaine d'atomes, les physiques classique et quantique se rencontrent, et des phénomènes de surface deviennent prépondérants. Il s'agit d'un nouveau monde que les nanosciences explorent pour en comprendre et en utiliser les propriétés.
Les équipes multidisciplinaires du CEA, à Saclay et à Grenoble, sont à l'origine de nombreuses découvertes dans les nanosciences. Grâce à elles, de nouvelles applications voient le jour dans des domaines aussi variés que la spintronique, la quantronique, la photonique, l'électronique moléculaire et les sciences des matériaux.

Les Matériaux

Au croisement des nanosciences, de la chimie et de la physique de l’état condensé, les recherches sur les matériaux se déclinent en d’innombrables spécialités : analyse structurale, photonique, matériaux photoconducteurs, multiferroïques, supraconductivité, magnétisme....
Les interactions entre rayonnement et matière sont exploitées pour sonder la matière à l’échelle du nanomètre et de l’attoseconde. Des équipes conçoivent, développent et exploitent des outils de niveau international (lasers de hautes performances, faisceaux de neutrons, d’ions ou d’électrons) qui sont à la disposition de la communauté scientifique.

La physique nucléaire

Les physiciens nucléaires du CEA créent des noyaux d’atomes « exotiques » afin de comprendre leurs propriétés, du simple nucléon aux noyaux super lourds. L’étude expérimentale et la modélisation théorique des noyaux est essentielle en physique nucléaire, mais aussi en astrophysique, notamment pour modéliser les étoiles, les supernovae et tous les chaudrons cosmiques où sont forgés les éléments chimiques élémentaires de notre Univers.
Le Ganil, infrastructure européenne commune au CEA et au CNRS située à Caen, est l’un des quatre plus grands centres au monde pour l’étude des noyaux d’atome.

• En savoir plus - Les recherches du CEA en physique nucléaire
  

La physique des particules

Les chercheurs du CEA contribuent à la conception et à la réalisation d’instruments qu’ils utilisent ensuite pour mettre à l’épreuve leurs modèles théoriques, en particulier le modèle standard de la physique des particules. Ils s’appuient sur des experts en ingénierie, cryomagnétisme, électronique et informatique.
Toutes ces compétences font du CEA un acteur mondial dans le domaine de la physique des particules. Ses équipes ont notamment participé à la découverte du boson de Higgs au Cern.

L'astrophysique

Le CEA participe à de très nombreux programmes internationaux d’observation astronomique, terrestre ou spatiale. Il contribue à la conception, à la réalisation et à l’exploitation d’instruments opérant dans tous les domaines d’énergie : submillimétrique, infrarouge, visible, X et gamma.
Les astrophysiciens du CEA sont, entre autres, des experts reconnus de la formation des grandes structures de l’Univers, des étoiles et des planètes, de la recherche de matière noire et de la cosmologie.

L'instrumentation pour les grandes expériences
de physique

Les chercheurs, ingénieurs et techniciens du CEA conçoivent ou participent à la conception de nombreuses grandes expériences. Ils ont ainsi développé des compétences tant dans le domaine des accélérateurs de particules ou des télescopes que dans ceux de la détection des rayonnements, du traitement de l’information, des cryotechnologies ou du calcul haute performance. Le CEA est reconnu pour ses compétences en matière de cavités et d’aimants supraconducteurs, de cryogénérateurs ou de détecteurs (Micromégas, bolomètres, etc.). La maison de la Simulation, enfin, a pour objectif de favoriser l’utilisation efficace par la communauté scientifique des grands équipements de calcul intensif pour la simulation numérique.