Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
Dans le cadre du programme national PEPR Quantique, le projet QUTISYM (Quantum transport in synthetic materials), qui associe une dizaine de groupes de recherche en France, aborde la simulation quantique de phénomènes de transport. Cette thèse, financée par ce projet, est plus particulièrement consacrée à l'étude de la dynamique superfluide d'un gaz d'atomes froid confiné à la surface d'une bulle immatérielle, et dans un second temps dans un guide annulaire.
Une première partie de la thèse abordera la dynamique hors équilibre dans un gaz quasi bidimensionnel, lorsque les atomes sont piégés au bas de la bulle. La nucléation, l'organisation en réseau, le désordre, la dynamique d'évolution et la durée de vie de vortex dans l'échantillon placé en rotation rapide feront l'objet d'une première partie de la thèse.
Une seconde partie de la thèse sera consacrée à la mise en place expérimentale d'un piège annulaire pour permettre l'étude du transport dans cette géométrie où la circulation dans l'anneau est quantifiée.
Contexte :
La superfluidité des gaz quantiques a été observée peu de temps après leur première réalisation. La mise en rotation du gaz à des vitesses modérées a notamment conduit à l'observation de tourbillons à la circulation quantifiée, les vortex. Le régime des très grandes vitesses de rotation donne lieu à l'observation de réseaux de vortex. Récemment l'équipe d'accueil a obtenu des résultats originaux en explorant le régime de rotation rapide dans un piège anharmonique bidimensionnel : la démonstration d'un régime d'écoulement supersonique et l'étude de la fonte d'un réseau de vortex activée par des fluctuations thermiques. Elle s'est auparavant aussi illustrée dans l'étude des gaz quantiques annulaires.
L'activité se déroulera au sein du Laboratoire de physique des lasers, unité mixte de recherche de l'Université Sorbonne Paris Nord et du CNRS. Le groupe Condensats de Bose-Einstein (groupe BEC, voir https://bec.lpl.univ-paris13.fr ) a développé deux expériences portant sur la dynamique des gaz quantiques. L'une de ces deux expériences produit de façon routinière un gaz quantique de rubidium confiné dans un piège en forme de bulle, réalisé avec des champs magnétiques et radiofréquence. Le potentiel extrêmement lisse et complètement contrôlable dans sa géométrie qui en résulte permet l'étude des modes collectifs du gaz et sa mise en rotation contrôlée.
La thèse sera dirigée par Hélène Perrin (DR CNRS) et coencadrée par Laurent Longchambon, maître de conférences de l'Université Sorbonne Paris Nord. Un ingénieur de recherche, un chargé de recherche, un post-doctorant et un doctorant seront également impliqués dans le projet, qui est financé par le programme PEPR Quantique, projet QUTISYM. Le groupe BEC comporte de plus un chercheur CNRS, un autre maître de conférence et un doctorant, impliqués principalement sur l'autre dispositif expérimental. Le groupe s'insère de façon
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Contraintes et risques :
Laser de classe IV : l'utilisation de lunettes de protection est indispensable. Risques électriques : utilisation de haute tension.