Doctorant ou Doctorante en Gaz Quantiques H/F - CNRS

L'objectif de la thèse est l'étude de la dynamique et de la thermodynamique des gaz quantiques hors équilibre. Dans le cadre de l'ANR RELAQS, un gaz quantique de rubidium confiné dans une géométrie bidimensionnelle sera porté très hors équilibre. On étudiera d'abord les meilleures méthodes d'excitation pour placer le gaz hors équilibre de façon contrôlée et reproductible. On recherchera ensuite la présence de points fixes non thermiques dans son évolution ultérieure vers l'équilibre, en tentant de mettre en évidence des lois d'échelles universelles dans sa distribution en impulsion. L'étude pourra être étendue au cas d'un gaz initialement en rotation rapide qui revient vers l'équilibre.
Contexte de travail
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 a donné lieu à l'observation de réseaux de vortex il y a une quinzaine d'années. 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. En parallèle elle a aussi développé un protocole de compensation de la gravité permettant de contrôler l'expansion du gaz sur la surface courbée, ouvrant la possibilité d'étudier pour la première fois les effets de courbure dans un superfluide bidimensionnel.
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 post-doctorant et deux doctorants seront également impliqués dans le projet, qui est financé par l'agence nationale de la recherche, projet PRCI RELAQS (Non-thermal fixed points during RELAxation of far-from-equilibrium Quantum gaseS), en collaboration avec Vanderlei Bagnato (Université de São Paulo, Brésil). Le groupe BEC comporte de plus un chercheur CNRS, un autre maître de conférence, un doctorant et un post-doctorant, impliqués principalement sur l'autre dispositif expérimental. Le groupe s'insère de façon plus large au sein de l'axe Gaz quantiques du laboratoire, regroupant une vingtaine de chercheurs. Outre celle déjà mentionnée dans le cadre du projet, l'équipe BEC a par ailleurs noué des collaborations avec plusieurs groupes expérimentaux et théoriques, notamment avec Anna Minguzzi du LPMMC à Grenoble, Patrizia Vignolo et Sergey Nazarenko de l'Institut de physique de Nice, Maxim Olshanii de l'Université du Massachusetts à Boston, Thorsten Schumm de l'Université TUW de Vienne.
Contraintes et risques
Laser de classe IV : l'utilisation de lunettes de protection est indispensable. Risques électriques : utilisation de haute tension.