Étude théorique d’un gaz de fermions froids en interaction : aspects dynamiques et effets de polarisation

Résumé : Les progrès techniques réalisés dans le cadre des expériences sur les gaz de fermions ultrafroids ont engendré une émulation particulièrement importante ces dernières années. En effet, ces dispositifs expérimentaux permettent de produire des systèmes gazeux « à la carte », notamment grâce au phénomène de résonances de Feshbach qui permet de contrôler le signe de la longueur de diffusion a par application d’un champ magnétique extérieur. Il est alors possible de générer aussi bien une interaction attractive (a < 0) que répulsive (a > 0). La résonance de Feshbach en elle-même se trouve en a → ±∞, cette limite correspondant à un régime de fortes corrélations entre les particules. De plus, dans la région où a est positive, des états liés moléculaires (bosoniques car formés de deux fermions) peuvent se former. En-dessous d’une certaine température, une phase superfluide peut alors apparaître, et une transition de phase continue entre l’état bosonique et l’état fermionique peut être observée (BEC-BCS crossover). En fonction de la position dans le diagramme de phases, les modes collectifs posséderont des caractéristiques (fréquence, amortissement) différentes. En ce sens, ils constituent une sonde de l’état de la matière et une connaissance précise de ces modes est par conséquent très importante. Le travail présenté dans cette thèse comporte une caractérisation détaillée de plusieurs modes collectifs dans la phase normale du système atomique. L’étude repose principalement sur l’équation de Boltzmann, que nous résolvons de deux façons différentes. La première consiste à utiliser une méthode des moments « améliorée » (c’est-à-dire d’ordre supérieur). La seconde est numérique et a nécessité l’écriture d’un programme de simulation permettant l’incorporation de tous les effets de milieu (potentiel de champ moyen et section efficace). Une attention toute particulière a été apportée à la mise en place des simulations afin de reproduire le plus fidèlement possible les conditions expérimentales. Les techniques expérimentales permettent également désormais la création de gaz polarisés. Nous présenterons donc dans ce travail une étude de ces gaz utilisant notre programme de simulation (mise en évidence des différents régimes de collision), puis une étude plus théorique ayant pour principal objectif d’établir le diagramme de phase encore méconnu de ces gaz particuliers, et enfin de proposer une méthode de calcul des effets de milieu, les techniques habituelles utilisées pour les gaz non polarisés n’étant plus valables.
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Physique Nucléaire Théorique [nucl-th]. Universite Claude Bernard Lyon 1, 2014. Français. 〈NNT : 167-2014〉
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Contributeur : Dominique Girod <>
Soumis le : vendredi 12 décembre 2014 - 13:08:11
Dernière modification le : jeudi 15 mars 2018 - 11:40:09
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P.-A. Pantel. Étude théorique d’un gaz de fermions froids en interaction : aspects dynamiques et effets de polarisation. Physique Nucléaire Théorique [nucl-th]. Universite Claude Bernard Lyon 1, 2014. Français. 〈NNT : 167-2014〉. 〈tel-01094476〉

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