Order and Fluctuations in Collective Dynamics of Swimming Bacteria

Cette thèse se concentre sur des études expérimentales sur le mouvement collectif en utilisant des bactéries nageuses comme modèles de systèmes de matière active. Il propose des examens complets des théories et des expériences de pointe sur le mouvement collectif du point de vue de la physique statistique du non-équilibre. L'auteur présente ses études expérimentales sur deux grandes classes de mouvement collectif qui ont été bien étudiées sur le plan théorique. Tout d'abord, il est démontré que les bactéries filamenteuses nageant dans une fine couche de fluide présentent un ordre d'orientation à longue distance et des fluctuations de densité géantes anormalement fortes, qui sont considérées comme des signatures universelles et marquantes du mouvement collectif par de nombreux travaux numériques et théoriques, mais n'ont jamais été observées dans des systèmes réels. Deuxièmement, il est démontré que la turbulence bactérienne chaotique dans une suspension dense tridimensionnelle sans ordre à long terme, telle que décrite dans la première moitié, est capable de réaliser un ordre vortex antiferromagnétique en imposant un petit nombre de contraintes avec une périodicité appropriée. Les résultats expérimentaux présentés font progresser de manière significative notre compréhension fondamentale de l'ordre et des fluctuations du mouvement collectif des éléments mobiles et de leurs applications futures.