Temps de vie des phonons d'un gaz de Bose de basse dimension H/F

Sujet de thèse :
Ce projet vise à comprendre la dynamique à long temps des gaz de Bose hors d’équilibre, un défi fondamental de la physique quantique à nombreux corps. Lorsque de tels gaz subissent une trempe au sein de leur phase superfluide, leur dynamique de relaxation, gouvernée par les excitations phononiques, peut présenter un comportement d’échelle universel décrit par l’équation de Kardar-Parisi-Zhang (KPZ). Cependant, des incertitudes subsistent concernant le temps de vie des phonons dans les systèmes de basse dimension, où les méthodes perturbatives standard deviennent inadéquates. Ce projet a pour objectif de développer un cadre non perturbatif fondé sur le groupe de renormalisation fonctionnel (Functional Renormalization Group, FRG) afin de dériver le temps de vie des phonons dans des superfluides bosoniques en 1D et 2D, de clarifier la conjecture KPZ en 1D et de produire de nouvelles prédictions pour les systèmes 2D.

L’étudiant commencera par se former à la méthode du FRG et à son application aux systèmes quantiques proches de l’équilibre et hors d’équilibre, puis dérivera le taux de diffusion des phonons et analysera son comportement d’échelle. Les résultats seront comparés à des simulations numériques et aux théories existantes afin de valider l’approche et d’affiner la compréhension théorique de la dynamique des phonons. Si le temps le permet, le projet explorera également le lien entre les lois d’échelle du temps de vie des phonons et la classe d’universalité KPZ, en confrontant les résultats obtenus par FRG aux données expérimentales.

Les résultats attendus comprennent une description non perturbative du temps de vie des phonons, une clarification du comportement KPZ en 1D, ainsi que de nouvelles prédictions pour les superfluides 2D. Ce projet, qui pourra se prolonger en thèse, offre l’opportunité de travailler à la frontière de la théorie quantique des champs et de la physique hors d’équilibre, avec des applications potentielles aux technologies quantiques.

Ce projet est mené en collaboration avec le groupe de théorie de Nicolas Cherroret au Laboratoire Kastler-Brossel, Sorbonne Université.
Contexte :
La thèse se déroulera sous la direction d’Adam Rançon au Laboratoire PhLAM de l’Université de Lille. L'étudiant intégrera l'équipe Systèmes Quantiques du PhLAM. La thèse est soutenue par un financement ANR qui permettra la participation à des écoles de physique et à des conférences internationales.