Thèse (H/F) au Laboratoire Gulliver (ESPCI, Paris, France)

Sujet de thèse :
Théorie de la matière active avec interactions non réciproques

La matière active — des systèmes composés d’unités auto-propulsées — est devenue un champ de recherche majeur à l’interface entre la physique, la biologie et la chimie. Si les comportements collectifs de tels systèmes ont été largement étudiés, un aspect essentiel reste peu exploré : les interactions non réciproques, où l’action d’une particule sur une autre n’est pas symétrique (comme dans les dynamiques proie-prédateur ou les interactions dépendant d’un cône de vision). Ces interactions sont pourtant courantes dans les systèmes actifs réels.

Ce projet vise à comprendre, d’un point de vue théorique, comment ces forces non réciproques influencent les comportements collectifs à grande échelle. Peuvent-elles générer de nouvelles phases de la matière ou expliquer les écoulements chaotiques observés expérimentalement ? Offrent-elles un nouveau cadre pour décrire des phénomènes loin de l’équilibre ?

Nous étudierons des modèles simplifiés mais physiquement pertinents — particules répulsives, modèles de Voronoi ou Vertex inspirés des tissus biologiques — en combinant approches analytiques et simulations numériques. Le travail se déroulera en deux étapes : d’abord en analysant le rôle des interactions non réciproques seules, puis en y ajoutant l’auto-propulsion pour mieux coller aux systèmes biologiques comme les colonies bactériennes ou les tissus épithéliaux. Ce projet offre une opportunité unique de contribuer à une recherche de pointe en physique statistique et biophysique.
Contexte :
Le projet doctoral s'effectuera au Laboratoire Gulliver de l'ESPCI, situé au 10 rue Vauquelin, Paris 5e. Ludovic Berthier est un expert en physique statistique, matière active, simulations numériques, et systèmes hors équilibre. Ce projet se déroulera en collaboration étroite avec les membres du laboratoire Gulliver, ainsi qu'avec le groupe de V. Vitelli à l'Université de Chicago (USA).