Cathy Swaenepoel, lauréate du prix de thèse du laboratoire de mathématiques Blaise Pascal

Cathy Swaenepoel est actuellement maître de conférences à Université Paris Cité. Elle a été distinguée par la qualité de sa thèse de doctorat intitulée « Chiffres des nombres premiers et d’autres suites remarquables », soutenue en juin 2019. Une cérémonie de remise du prix, d’un montant de 4000 euros, sera organisée au laboratoire de mathématiques Blaise Pascal en 2021.

Spécialiste reconnue des techniques modernes de théorie analytique des nombres

Après un parcours universitaire brillant, intégralement réalisé à l’université d’Aix-Marseille, Cathy Swaenepoel a entamé une thèse de doctorat sous la direction de Joël Rivat en 2016. Elle s’est rapidement affirmée comme une spécialiste reconnue des techniques modernes de théorie (analytique) des nombres. Le thème principal de la thèse s’inscrit dans l’étude des nombres premiers appartenant à des ensembles rares.

Son objet d’étude : L’appartenance des nombres premiers à des ensembles rares

Au XVIIe siècle le mathématicien français Marin Mersenne posa la question de l’existence d’une infinité de nombres premiers qui, dans leur écriture en base 2, ne possèdent que le chiffre 1. Cette question demeure un grand mystère. La thèse de Cathy Swaenepoel apporte néanmoins un premier élément de réponse. Guidée par un travail récent de Jean Bourgain (médaille Fields 1994) pour la base 2, Cathy Swaenepoel a réussi à établir une formule asymptotique pour le nombre de nombres premiers ayant une proportion strictement positive (explicite) de chiffres préassignés, dans une base quelconque plus grande ou égale à 2. Une conséquence de cette formule est, qu’à partir d’un nombre de chiffres assez grand, il existe toujours un nombre premier qui, dans son écriture en base 2, peut avoir environ 0,2% de ses chiffres (0 ou 1 en l’occurrence) choisis au préalable (ainsi que les emplacements de ces chiffres dans le nombre, en dehors du premier et du dernier). Si répondre à la question de Mersenne réclamerait 100%, ce premier pas est déjà une prouesse mathématique. La démonstration, longue de plus d’une cinquantaine de pages, mêle des techniques de la méthode du cercle (arcs majeurs et arcs mineurs), des régions sans zéro (très fines) de fonctions L d’Henryk Iwaniec et de l’analyse harmonique (transformées de Fourier).