Doctorant gaz quantiques (H/F)

Sujet de thèse :
Le projet de doctorat vise à étudier les gaz de solitons au moyen d’un gaz quantique dégénéré unidimensionnel. Pour des interactions répulsives entre atomes, un soliton correspond à une déplétion locale de la densité qui se propage sans dispersion au sein du gaz. Du point de vue de la fonction d’onde des atomes, un saut de phase apparaît aussi à l’échelle de la taille du soliton. Le gaz étudié sera piégé dans un potentiel magnéto-optique en forme de boîte. Pour exciter les solitons, une perturbation linéaire du piège d’amplitude modulée au cours du temps sera appliquée. En fonction de la durée et de l’amplitude de l’excitation, la densité de solitons peut passer d’un régime dilué où les solitons peuvent être considérés indépendamment les uns des autres à un régime dense où le système peut être considéré comme turbulent. Le gaz de solitons sera étudié après un temps de vol de manière à accéder à la distribution d’impulsion du gaz. Le projet est essentiellement expérimental, mais pourra comporter un volet de simulations numériques de cette dynamique.
Contexte :
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’expérience sur laquelle le projet se déroulera produit de façon routinière un gaz quantique de sodium confiné dans un potentiel harmonique très anisotrope. À basse température et pour des gaz de quelques milliers d’atomes, le système rentre dans le régime unidimensionnel, l’échelle d’énergie des excitations transverses étant supérieure aux énergies caractéristiques du gaz.

La thèse sera dirigée par Hélène Perrin (DR CNRS) et co-encadrée par Aurélien Perrin (CR CNRS). Un maître de conférence et un doctorant seront également impliqués dans le projet, qui est financé par le programme France 2030, projet PEPR Dyn1D (Dynamique hors équilibre des gaz quantiques unidimensionnels), en collaboration avec 10 autres groupes de recherche mêlant théoriciens et expérimentateurs. Le groupe BEC comporte de plus un autre maître de conférence, un ingénieur de recherche, deux doctorants 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.