Séminaires de l’année 2005

13 décembre à 11h00 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Sreedhar B. Dutta (Korea Institute for Advanced Study (KIAS))
Phase transitions in periodically driven macroscopic systems
I will talk about the asymptotic behavior of stochastic systems that are strongly driven by fields periodic in time. In particular I shall discuss the large-time behavior of a class of periodically driven macroscopic systems. For a certain range of the parameters, of either the system or of the driving fields, the time-averaged asymptotic behavior can effectively be described by an equilibrium distribution. Hence the conventional knowledge of the equilibrium systems can be made use to understand these driven systems and also manipulate the driving fields to engineer new phases or to induce new phase transitions.
7 décembre à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Grigory Astrakharchik (Université de Trento)
Diffusion Monte Carlo study of a homogeneous two dimensional dipole-dipole system.
Properties of a two dimensional system of dipoles are studied at zero temperature by means of Diffusion Monte Carlo method. The ground state energy is obtained as a function of interaction parameter. The chemical potential and compressibility are obtained as derivatives of the best fit to the equation of state. The static structure factor and pair distribution functions are calculated. The condensate fraction is extracted as the asymptotic value of one-body density matrix.
6 décembre à 11h00 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Henk Hilhorst (LPT, Orsay)
Résultats exacts pour les diagrammes de Voronoi planaires
Le diagramme de Voronoi est un concept idéalisé en géométrie aléatoire qui sert - entre autres - de référence pour l'analyse de données expérimentales sur les structures cellulaires. Ces données font, d'autre part, apparaître deux lois empiriques, dites de Lewis et d'Aboav. De nouveaux résultats exacts sur les diagrammes de Voronoi planaires seront décrits et la validité de ces deux lois empiriques dans ce cadre théorique sera examinée.
30 novembre à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Paolo Pedri (LPTMS)
Collisions and expansion of an ultracold dilute Fermi gas
We discuss the effects of collisions on the expansion of a degenerate normal Fermi gas, following the sudden removal of the confining trap. Using a Boltzmann equation approach, we calculate the time dependence of the aspect ratio and the entropy increase of the expanding atomic cloud taking into account the collisional effects due to the deformation of the distribution function in momentum space. We find that in dilute gases the aspect ratio does not deviate significantly from the predictions of ballistic expansion. Conversely, if the trap is sufficiently elongated the thermal broadening of the density distribution due to the entropy increase can be sizeable, revealing that even at zero temperature collisions are effective in a Fermi gas.
16 novembre à 14h30 LTPMS-Bât.100-ORSAY
Olivier Brodier (Max Planck Institut fur Physik Complexer Systeme, Dresden)
Unraveling Entanglement
L'intrication est une propriété déconcertante de la mécanique quantique connue depuis ses débuts. Un des grands projets de la physique aujourd'hui est d'assumer pleinement les conséquences de cette étrangeté en utilisant l'intrication à des fins concrètes et pratiques. L'objectif symbolique de l'ordinateur quantique rassemble les différents efforts dans ce sens. Une des conséquences naturelles de ce projet est la volonté de mieux comprendre l'intrication, et en particulier de la quantifier, afin de savoir comment l'utiliser efficacement. S'il existe de nombreuses quantités mesurant l'intrication d'un état pur, elles posent toutes des difficultés dès lors que l'on veut les généraliser au cas d'une mixture, ce qui est pourtant le cas le plus vraisemblable en situation réelle. On voudrait en effet être capable de distinguer efficacement l'intrication, une propriété quantique, d'une simple perte d'information classique due au passage d'un cas pur à une mixture. Une telle généralisation est typiquement basée sur la minimisation d'une fonction sur l'ensemble des décompositions possibles de l'opérateur densité non pur en sous cas purs. Cela signifie le plus souvent que le résultat n'est accessible qu'à la suite d'une étape numérique fastidieuse, qui ne permet pas de comprendre comment cette quantité évolue avec le système. Nous proposons ici une approche plus opérationnelle de la quantification de l'intrication pour un système ouvert Markovien en évolution. On montre que l'intrication d'une mixture peut être vue comme une moyenne sur les différentes réalisations d'une expérience observée continûment, et que la procédure de minimisation peut alors être traduite comme une optimisation de la stratégie de mesure expérimentale adoptée. Cette approche suggère une interprétation pragmatique ce qu'est la quantité minimale, utile, d'intrication d'un système.
15 novembre à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Denis Ullmo (LPTMS)
Kondo effect in Quantum Dots : The Role of Mesoscopic Fluctuations
The Kondo effect describes the consequences of the coupling between an impurity carrying a fluctuating spin and the conduction electrons of a metal or semi-conductor. There is now a regain of interest for this "classical'' problem of solid state physics in relation with quantum dots, and more generally in the context of mesoscopic physics. One reason for this is that quantum dots can be used as extremely versatile "artificial atoms", and therefore can be designed to play the role of a "tunable" magnetic impurity, which parameters can be chosen at will. In addition to this aspect, the Kondo effect in the context of mesoscopic physics poses new challenges because the mesoscopic fluctuations associated with the the confinement of the electronic system modify qualitatively the renormalization process at the basis of the Kondo effect. In this talk, after a brief presentation of the general context of Kondo effect in quantum dots, I will address in more details this question. In particular, I will discuss what characterizes the fluctuations of the Kondo properties and how universality behaviors are affected by the confinement of the electron gas.
8 novembre à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Serguei Brazovskii (LPTMS)
In memory of Anatolii I. Larkin
Anatolii Larkin has passed away in August 2005 at the age of 73, at the ever lasting summit of his scientific performance and influence. Professor at the University of Minnesota during the last decade, four decades ago he was among the group of founders of the Landau Institute. There, he established himself as the most outstanding teacher, many of his disciples became world known scientists. His interests has started in particle and plasma physics, followed with major achievements in theories of phase transitions, numerous aspects of superconductivity, pinning, mesoscopics, low dimensional and strongly correlated systems. His seminal results were recognized by several prestigious awards and nominations. This very informal seminar will attempt to follow several most relevant paths of A. Larkin in science, to illustrate his unique stile, attractive personality, and to give a flavor of his time and media.
26 octobre à 14h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Dieter H. E. Gross (Hahn Meitner Institute, Berlin)
Microcanonical Statistics, the proper treatment of phase-separation like boiling water
Any textbook on Statistical Mechanics starts with the microcanonical ensemble but quickly switches to the canonical one because it seems to be simpler. Then it is usually shown that both agree in the thermodynamic limit of an infinite homogeneous system. Now first, systems in reality are all finite and mostly inhomogeneous. Second, the inhomogeneous situations are the more interesting ones: phase separations, small systems like excited nuclei, the very large ones like stellar systems are essentially inhomogeneous. Even historically, the understanding of boiling water in steam engines was the original motivation for Thermodynamics some 170 years ago. In all these cases the thermodynamic limit either does not exist or if it does, the different ensembles are inequivalent. Then one must go back to the basic microcanonical statistics. In this talk the implication of the micro-statistics is discussed and moreover it is shown that the fundamental entity of thermodynamics, the entropy; which distinguishes Thermodynamic from all other physics, has microcanonically a very simple physical interpretation. Examples from atomic-cluster and astrophysics are presented.
25 octobre à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Gregory Schehr (Université de Saarbrucken)
Non Equilibrium Critical Dynamics in Disordered Ferromagnets
The relaxational dynamics which takes place after a quench at a critical point displays interesting properties, such as aging or violation of the Fluctuation Dissipation Theorem, which are commonly encountered in more complex glassy systems. Powerful methods have been developped these last few years to characterize these properties in pure critical systems. Recently, we have extended these studies in the presence of quenched disorder, when it modifies the critical behavior. I will focus on a prototypical example of such situations, namely the randomly diluted Ising model. Using dynamical renormalization group, we have obtained a detailed description of the aging regime, including the computation of the Fluctuation Dissipation Ratio for various observables. Besides, I will also discuss persistence properties for the global magnetization. Our study reveals the existence of new exponent associated to this disordered critical point. This analytical study is finally compared to a Monte Carlo simulation in dimension d=3.
18 octobre à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Igor Erukhimovich (Moscow State university)
Charge Ordering and Structural Phase Transitions in Weakly Charged Polyelectrolytes
Since the configuration entropy of polymer systems is anomalously small, the phase behavior of charged polymers is very sensitive to the character of interplay among the i) short-range segregation driving force caused by van-der-Waals interaction between different molecules and repeated units of polymers; and ii) long-range stabilizing Coulomb repulsion between the charged polymer units. Under certain conditions such interplay leads to the structural phase transitions of the weak crystallization type accompanied by formation of the charge (ion) density waves. Thanks to universality of the long-range polymer structural correlations, these phase transitions turn out to be well described within a microscopic statistical treatment. As a result, the static and dynamic structure factors, conductivity dispersion and the types of the ordered phases appearing under such charge ordering could be calculated straightforwardly and analyzed in detail. In the presentation I review the theory of charge ordering in polyelectrolyte systems as well as an alternative “pearl-necklace” model of polyelectrolyte solutions and discuss some of the relevant experimental data as well as the ways to control crystal symmetry of the charge density waves.
11 octobre à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Jean-François Richard (LPTMS)
Diagramme de phase du modèle de Potts avec des conditions aux limites cycliques, pour un nombre d'états égal à un nombre de Beraha.
Dans une première partie, je rappellerai les caractéristiques du diagramme de phase du modèle de Potts pour un nombre d'états Q générique. Ensuite, j'expliquerai pourquoi le diagramme de phase est modifié lorsque Q est égal à un nombre de Beraha, et pourquoi les conditions aux limites cycliques sont importantes, à l'aide de la théorie de représentation du groupe quantique Uq(sl(2)). En particulier, nous verrons que l'on peut passer d'un développement de la fonction de partition en fonction d'un modèle à six vertex à un développement plus simple faisant intervenir un modèle RSOS. Finalement, je commenterai les courbes limites des zéros de fonction de partition obtenues à partir de ce développement et du théorème de Beraha-Kahane-Weiss. Je conjecturerai des résultats valables quelle que soit la taille du réseau, et j'étudierai la limite de grande taille afin d'obtenir des informations sur le diagramme de phase du modèle.
5 octobre à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Jakob Reichel (L.K.B.)
Atom Chips: Coherence and individual atoms
Atom chips have opened up new possibilities for experiments with ultracold atoms in several domains: Bose-Einstein condensates can be studied in strong and complex potentials that would be difficult to create by other means; long atomic coherence times can be combined with waveguide and multiwell potentials to realize atom interferometers and compact atomic clocks. With efficient detection methods that are now being developed, it will be possible to gain direct access to atom statistics of small coupled BECs.
28 sept. à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Jérôme Roccia (LPTMS)
Théorie de la densité de niveaux : comportement moyen, fluctuations, universalité et applications
L'étude de la densité de niveaux a débuté avec Bethe en 1936 dans le but de calculer les sections efficaces des réactions nucléaires. Aujourd'hui, cette quantité est directement accessible dans d'autres systèmes comme les clusters et les atomes froids. Après une introduction à la théorie des orbites périodiques, je montrerai que pour un gaz de Fermi, la densité de niveaux se décompose en une partie moyenne et une partie fluctuante. Je decrirai les propriétés de ses fluctuations (dépendance en nombre de particules, en température, ...) suivant que le système est soit intégrable, soit chaotique. Nous verrons ensuite comment la théorie des partitions peut expliquer la partie moyenne. Enfin j'appliquerai ce modèle à la physique nucléaire : nous le comparerons aux expériences et aux autres modèles standards.
27 sept. à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Misha Tamm (LPTMS)
A necklace-cloverleaf transition in the diblock-copolymers forming RNA-like structures
I will begin with explaining the concept of cloverleaf polymer structure, and discuss the interplay of energetic and entropic contributions which govern the formation of these kind of structures in RNA. Then I will present some new results considering a A_m B_n diblock associating copolymer forming the aforementioned cloverleaf structures. I will find the partition function of such a polymer and show that, depending on the association constants, it can be found in two different states, a necklace or a cloverleaf, with characteristic end-to-end distance of n^1/2 and n^1/4, respectively. I will further concentrate on the case of m=n and show that in this case and in the limit n -> infty the necklace-cloverleaf transition is a genuine 3rd order phase transition.
26 juillet à 11h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Felix Werner (LKB, ENS)
A unitary quantum gas in a harmonic trap: exact mapping to free space zero energy eigenstates and application to the three-body problem
For a gas of particles interacting with a zero range potential of infinite scattering length, we show that the N-body eigenstates in an isotropic harmonic trap can be exactly expressed in terms of the zero energy untrapped eigenstates. This reduces the trapped case to the free space one. As first applications of this mapping, we calculate moments of the trapping potential energy, and the exact spectrum and eigenstates for three trapped identical particles.
12 juillet à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Erik Sorensen (McMaster University, Hamilton, Ontario)
Manifestations of the Kondo Polaron
The screening cloud surrounding a spin degree of freedom in a metallic host, the so called Kondo polaron, is indirectly observable in quantum dot, mettalic and purely magnetic systems. The presence of a Kondo impurity will for example strongly modify the transport properties of a mesoscopic ring. However, the screening cloud should also be observable in other experiments. I will discuss scaling relations showing how the Kondo polaron will manifest it self in experimentally measurable quantities and show theoretical and numerical calculations supporting these ideas.
5 juillet à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Yariv Kafri (Institut Curie)
Unzipping flux lines from extended defects in type-II superconductors
With magnetic force microscopy in mind, we study the unbinding transition of individual flux lines from extended defects like columnar pins and twin planes in type II superconductors. In the presence of point disorder, the transition is universal with an exponent which depends only on the dimensionality of the extended defect. We also consider the unbinding transition of a single vortex line from a twin plane occupied by other vortices. We show that the critical properties of this transition depend strongly on the Luttinger liquid parameter which describes the long distance physics of the two-dimensional flux line array.
28 juin à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Martin Evans (Physics & Astronomy, University of Edinburgh)
Condensation Transitions in Driven Systems and Network Models
In this talk I will begin by reviewing the goals of non-equilibrium statistical mechanics. In particular I shall focus on simple models of driven systems where the system reaches a stationary state but a conserved current e.g. of mass is driven through the system thus holding it away from thermal equilibrium. I shall discuss how jamming or `condensation' transitions may occur in such systems and will introduce a simple mathematical model of hopping particles, the zero-range process, which allows the analysis of such transitions. An appealing analogy may be made with Bose-Einstein condensation but in the zero-range process the condensation occurs in real space i.e a finite fraction of the particles condenses onto a single lattice site. I shall show how the zero-range process may also be used to understand the dynamics of rewiring of links between nodes in complex network networks and how condensation corresponds to a node capturing a finite fraction of the links. Finally, I hope to discuss how the introduction of non-conservation of particles in the dynamics can suppress the condensate and produce a critical phase.
24 juin à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Alexander Grosberg (University of Minnesota)
DNA translocation and subdiffusion
Recently, beautiful set of experiments was performed observing single-stranded DNA molecule snailing through a channel in a membrane. Surprisingly, experiment showed that DNA appears to diffuse in one direction esier than in the other. Superficially, this seems to contradict thermodynamics and seems to allow the perpetual motion. The paradox is resolved by noting that the experiment does not compare the rates of motion, which must be the same in both directions, but observes the first pasage times, which may be different. To understand this theoretically, one has to take into account that DNA translocation is not regular diffusion, but a subdiffusion process, in which mean squared average displacement grows slower than time. We compute first passage time distributions for the simple model of subdiffusion in asymmetric saw-tooth potential.
23 juin à 11h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Jorge José (Physics Department, Northeastern University, Boston)
Molecular motors and physics of cell division
In eukaryotic cells, separation of duplicated chromosomes is executed via the mitotic spindle. There appear to be two distinct pathways for spindle formation: chromosome directed and centrosome directed. We have developed a non-equilibrium thermodynamic physical model to describe the remarkable in vitro chromosome-driven spindle experimental results by R. Heald et al. (``Self-organization of microtubules into bipolar spindles around artificial chromosomes in Xenopus egg extracts", Nature, 382, 420-425, (1996). Our present model is an extension of previous work that led to excellent quantitative comparisons to the results of motility assays of motor driven microtubule motion (F. Gibbons et al, ``A Dynamical Model of Kinesin-Microtubule Motility Assays." Biophysical Journal, 80, 2515-2526 (2001)). We find that different types of spindle structures form dynamically depending both on the forces acting on microtubules by kinesin and dynein molecular motors and on the motor densities. Our mitotic spindle formation results provide new insights and a biophysical understanding of Heald et al. experiments. We have found that the dynein processivity must be sufficiently large or the spindle will not form. There must also be a continuous supply of dynein motors to the system to nucleate the spindle, or their force actions will overwhelm the forces produced by the kinesin motors. The stability of the formed spindles are studied against variations of other biological parameters, like a random distribution of microtubules lengths. Our results shed new light into the conditions for spindle nucleation and its stability. As a consequence, we propose new experimental in vitro conditions where our predictions can be tested.
21 juin à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Thierry Jolicoeur (LPA, ENS)
Effet Hall fractionnaire dans les gaz froids en rotation
Les vapeurs atomiques - bosoniques ou fermioniques - lorsqu'elles sont soumises à la seule force de Coriolis peuvent adopter des états liquides avec des corrélations identiques à celles observées dans l'effet Hall quantique fractionnaire des électrons. Il y a alors des similarités comme l'apparition de particules fictives, les fermions composites, et des différences comme la formation d'états appariés avec des amas de plus de deux particules. On discutera ici de la présence de ces fermions composites au moyen de comparaison entre diagonalisations exactes et écritures de fonctions d'onde d'essai explicites. On discutera aussi de l'apparition d'états avec des appariements généralisés qui sont obtenus au moyen de blocs conformes de théories parafermioniques.
14 juin à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Christophe Texier (LPTMS)
Oscillations de magnétoconductance et décohérence due à l'interaction électron-électron dans les réseaux mésoscopiques de fils diffusifs
14 juin à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Alberto Rosso (LPTMS)
Effets du piégeage dans les ondes de densité de charge
14 juin à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Hubert Krivine (LPTMS)
Exemples de problèmes causés par la discrétisation du temps dans des systèmes dynamiques
14 juin à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Jon Keating (Bristol University)
On the Percolation Model for Nodal Domain Statistics
I will discuss some recent numerical results relating to the percolation model for nodal domain statistics introduced by Bogomolny and Schmit.
7 juin à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Jan Stern (IPN, Orsay)
Effective field theories and Electroweak Physics
Non renormalizable effective field theories are known to provide a consistent quantum description of strongly interacting Goldstone bosons. They are formulated and renormalized in powers of external momenta, instead of the usual expansion in powers of coupling constants. This approach - known as Chiral Perturbation Theory - can be extended to incorporate light weakly coupled gauge fields and chiral fermions. This opens the possibility of formulating a systematic low - energy effective theory (LEET) of electroweak symmetry breaking without a physical Higgs particle. The new crucial ingredient of this construction is a non linearly realized symmetry S_nat which guarantees that at low energies E<< 3 TeV, the deviation of the LEET from the Standard Model remains small. At higher energies and or precision, breaking of S_nat introduces a particular hierarchy of effects beyond the Standard Model.
31 mai à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Mustansir Barma (Tata Institute of Fundamental Research)
Clustering in Passive Scalar Problems
Interesting correlations develop in passive systems which are driven by a fluctuating field, but do not act back on it. Our system of interest consists of particles sliding locally downwards on a stochastically evolving surface. Numerical and analytical results in 1-d show that the system reaches an interesting state in which particles cluster strongly, and which is marked by strong fluctuations. Particle correlation functions depend on separation scaled by system size; interestingly, the scaling function is singular, reflecting the unusual nature of particle clustering in this problem. Using a mapping between fluctuating interfaces and fluid flows, our results apply also to the problem of a passive scalar advected by a compressible fluid.
27 mai à 11h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
David Roberts (Laboratoire de Physique Statistique de l'ENS)
Casimir-like drag in a slow-moving Bose-Einstein condensate
It is widely accepted that a superfluid flow exhibits a critical velocity below which there is no dissipation. However, the often-neglected zero-temperature quantum fluctuations have implications for the existence of this critical velocity. I discuss the drag force on an object created by the scattering of these quantum fluctuations in a weakly interacting Bose-Einstein condensate. I illustrate this drag using a specific, experimentally realizable example whose effective critical velocity is zero.
25 mai à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Nicolas Bilas (LPTMS)
Propagation d'un soliton sombre dans un condensat de Bose-Einstein désordonné
Dans une première partie j'étudierai la collision d'un soliton sombre avec un obstacle dans un condensat quasi unidimensionnel. La méthode utilisée est une théorie des perturbations singulière qui correspond à un développement au voisinage de la solution solitonique. Je montrerai que le soliton se comporte essentiellement comme une particule classique de masse 2m évoluant dans un potentiel effectif. La méthode permet d'aller au-delà de cette approximation "classique" et de déterminer la quantité d'énergie rayonnée par le soliton. Dans une seconde partie je généraliserai l'approche précédente afin d'étudier la propagation d'un soliton dans un potentiel désordonné. Je montrerai que le soliton disparaît selon une loi algébrique, sur une distance caractéristique indépendante de sa vitesse initiale.
24 mai à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Serguei Brazovskii (LPTMS)
Solitons in strongly correlated electronic systems: the route from one to higher dimensions
In strongly correlated electronic systems the excitation gap is originated by a spontaneous symmetry breaking and it can develop only for one degree of freedom: charge for magnetic or Mott insulators and spin for singlet states. Then the fate of embedded electrons or holes (doping, tunneling, photoemission, optics, junctions) is to separate their charge and spin quantum numbers to different reservoirs. The effect is well established theoretically and experimentally in 1D systems where solitons emerge as elementary excitations, and instantons appear as transient processes for conversion of electrons into solitons. We recall recent observations for 1D regimes in the phase with the ferroelectricity and the charge disproportionation in organic conductor, and in charge density waves. With the onset of a 2D or 3D long range order, the topologically nontrivial solitons experience a confinement resulting in a particular spin-charge recombination. It originates the spin- or charge- roton configurations with charge- or spin- kinks localized in the core, correspondingly for cases of repulsion and attraction. For the doped Mott insulator the spin-roton complex assists the holon propagation. For superconductors we find a Pi- vortex ring with the spinon bound to its center; here the spinon functions as the single electronic Pi- junction. These complex excitations can be also viewed as nucleus of the melted stripe phase which appears in doped Mott insulators or is expected in spin polarized superconductors.
17 mai à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Claudio Dorso (Universidad de Buenos Aires)
Dynamical and Geometrical aspects of isoscaling
17 mai à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Jesús Salas (Universidad Carlos III de Madrid)
The Antiferromagnetic Potts Model at Zero Temperature
In this talk we review the main properties of the Potts model. In particular, we study the zero-temperature antiferromagnetic Potts-model partition functions (= chromatic polynomial) for square- and triangular-lattices strips of width L, arbitrary length n, and several boundary conditions. We show how to construct the transfer matrix in the Fortuin-Kasteleyn representation for strip graphs with different boundary conditions, and how to extract relevant physical information (accumulation sets of chromatic zeros, free energy, central charge, etc). Finally, we present recent results on the zero-temperature `phase diagram' of the antiferromagnetic q-state Potts model.
10 mai à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Sandro Stringari (Università di Trento)
Bloch oscillations in cold gases and test of the Casimir-Polder force
I will discuss resent theoretical and experimental results on the Bloch oscillations in ultra cold atomic gases trapped by periodic potentials. Bloch oscillations can be used as useful sensors of external forces like, for example, the Casimir-Polder force. Recent developments on the study of the effects of such forces on the oscillations of bosonic and fermionic atomic clouds will be presented.
29 avril à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Dmitry Petrov (Harvard University, Boston)
Dimers of fermionic atoms
I will discuss elastic and inelastic collisions in a gas of weakly bound homonuclear and heteronuclear molecules composed of fermionic atoms and show that such molecules represent novel composite bosons, which exhibit features of Fermi statistics at short intermolecular distances. I will also discuss Bose-Einstein condensation of these composite bosons and outline prospects for future studies of Fermi mixtures with different masses.
26 avril à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Peter Forrester (Mathematics and Statistics, University of Melbourne)
Sampling from eigenvalue distributions for matrix ensembles
The eigenvalue distributions of Gaussian random matrices and the random matrices from the classical groups play a fundamental role in the applications of random matrices. A basic question relates to the sampling from these distributions: how can it most efficiently be carried out? Rather than having to generate a random matrix of the sought type, and then computing its eigenvalues, it is now known that the characteristic polynomials in question satisfy simple recurrences with random coefficients. Thus the distributions can be sampled by computing the characteristic polynomials from the recurrences, and then computing its zeros. I'll review these developments, and explain my own contribution. One aspect of the latter (in joint work with Eric Rains) relates to the eigenvalue distribution of certain rank 1 perturbations, or equivalently the zeros of some random rational functions.
19 avril à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Gregory Schehr (Fachbereich Physik, Universität des Saarlandes)
Quelques aspects de dynamique hors d'équilibre dans les systèmes élastiques désordonnés.
La physique des systèmes élastiques désordonnés est pertinente dans de nombreuses situations expérimentales, telles que le réseau de vortex dans les supraconducteurs de type II, les parois de domaines magnétiques... Dans ces systèmes, la compétition entre l'élasticité et le désordre conduit au phénomène de piégeage et à l'existence de phases vitreuses, dans lesquelles l'on s'attend donc à observer des régimes dynamiques hors d'équilibre. Dans cet exposé, je présenterai tout d'abord une étude analytique et numérique de la dynamique relaxationnelle d'un système élastique périodique désordonné en dimension d=2. En développant et en utilisant des techniques de Renormalisation dynamique -- l'équation exacte de Renormalisation pour l'action effective (Exact RG) et le groupe de renormalisation fonctionnel (FRG) -- nous avons récemment obtenu une description détaillée du régime de vieillissement dans différentes gammes de température. Ces prédictions analytiques sont en accord satisfaisant avec nos simulations numériques. Dans un deuxième temps, j'aborderai l'étude de la dynamique forcée (i.e. en présence d'une force extérieure f) d'une ligne élastique en milieu désordonné au voisinage de la transition de dépiégeage (i.e. f voisine de la force critique f_c). Pour ce problème, nous avons récemment montré l'existence de propriétés universelles de vieillissement, que nous avons caractérisées analytiquement en utilisant le groupe de renormalisation fonctionnel à une boucle.
13 avril à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Tommaso Calarco (Université de Trente, Italie)
Quantum information processing with cold bosons and fermions
Neutral atoms are among the most promising candidates for the implementation of quantum information processing. In this talk I will review several proposals for the implementation of the elementary quantum operation that are required for a scalable implementation of quantum computation, using different interactions (collisional, dipole-dipole or molecular), suitable for application to several experimental contexts (optical lattices, dipole traps, atom chips). I will illustrate the use of quantum optimal control techniques to improve in a systematic way upon the fidelity of quantum operations and discuss the features and advantages related to the bosonic or fermionic nature of the particles.
12 avril à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Sergei Nechaev (LPTMS)
From anisotropic ballistic growth to the search of the longest common subsequence: exact asymptotic results
We show that two different problems, the statistics of scaled height in a (1+1)--dimensional anisotropic Ballistic Deposition (BD), and the statistics of the Longest Common Subsequence (LCS) of a pair of random sequences drawn from c letters for c>>1, share the same Tracy-Widom distribution of the largest eigenvalue of random GUE-matrices. Our result is derived via the mapping of BD and LCS to the exactly solvable (2+1)--anisotropic directed percolation (ADP) and subsequent application of exact results known for the Ulam problem. (Refs: S.N.Majumdar, S.Nechaev, PRE 69, 011103 (2004); S.N.Majumdar, S.Nechaev, q-bio.GN/0410012).
8 avril à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Giuliano Orso (Université de Trente, Italie)
Formation of molecules in a 1d optical lattice
We investigate the bound state of two atoms interacting via a short range potential in the presence of a 1D optical lattice. Due to the periodicity of the external field, the solution of the Schrodinger equation can be labeled by the quasi-momentum of the molecule. For a given quasi-momentum, we calculate the binding energy as a function of the scattering length and the depth of the optical lattice. The critical value of the scattering length needed to produce a molecule as well as the molecular binding energy in the unitarity limit are calculated as a function of the laser intensity. The tunneling properties (Bloch bandwidth and effective mass) of molecules are shown to depend strongly on the value of the scattering length due to the correlated motion of the two atoms.
6 avril à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Sankalpa Ghosh (Technion, Israël)
One dimensional Bose-Einstein systems in presence of a random potential and tunneling of vortices in two-dimension
In the first part of the talk we shall describe the stationary solutions of the one-dimensional version of the Gross-Pitaevskii equation in presence of disorder. We shall consider the case of attractive as well repulsive effective interaction among bosons. We first discuss results obtain without disorder. For the attractive case we present how the well known soliton solutions are effected by the presence of disorder. For the repulsive interaction we shall also discuss the validity of Thomas-Fermi approximation in presenc of disorder. Second Part of the talk: We provide a microscopic description of the problem of vortex tunneling in a Bosonic system within Bogoliubov approximation. Typical energy scale of the tunneling is proportional to the overlap of two such vortices. We perform our calculation on the surface of a sphere where we consider a vortex-antivortex pair.We have calculated the Bogoliubov spectrum of such vortex-antivortex pair on the sphere and calculate the overlap of two such pair as a function of their separation within Bogoliubov approximation to see the influence of interaction on the problem of vortex tunneling.
5 avril à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
David Dei Cont (Institute for Theoretical Physics, Amsterdam)
Packing two species of polygons on the square lattice
We decorate the square lattice with two species of polygons under the constraint that every lattice edge is covered by only one polygon and every vertex is visited by both types of polygons. We end up with a 24-vertex model which is known in the literature as the fully packed double loop model (FPL^2). When both polygons have the same fugacity the model is solvable. We present a solution based on the coordinate Bethe Ansatz method. In particular we find the free energy of the four colorings model and the double Hamiltonian walk and recover the known entropy of the ice model. When both fugacities are set equal to two the model undergoes an infinite order phase transition.
1er avril à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Juan José Garcia Ripoll (Max-Planck-Institut for Quantum Optics, Garching)
Cold atoms: from Quantum Information to Condensed Matter Physics
In this talk I will review several works that have been done in the Max-Planck Institute for Quantum Optics regarding applications of cold atoms for quantum simulation of spin Hamiltonians, scalable quantum computation and coherent control. I will also talk about the new numerical algorithms that have been developed to compute the static, dynamical and finite-temperature properties of these systems in low dimensions. Finally I will offer an overview of what the combination of these ideas will allow us to study in the near future.
29 mars à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Perola Milman ( LRI, Orsay)
Quelques aspects de la décohérence et information quantique.
Le séminaire discutera de l'action de la décohérence sur des états quantiques permettant l'étude de la transition entre le monde quantique et classique et qui ont aussi des applications en théorie de l'information quantique. Un modèle simple pour la décohérence sera exposé, et l'action de la décohérence sur un protocole d'information quantique, la marche aléatoire quantique, sera discuté. Finalement, je présenterai une stratégie pour combattre la décohérence et discuterai de ses applications possibles en information quantique.
23 mars à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Armen Allahverdyan (University of Amsterdam)
Determining a Quantum State by Means of a Single Apparatus
The unknown state of a quantum system S is determined by letting it interact with an auxiliary system A, the initial state of which is known. A one-to-one mapping can thus be realized between the density matrix of S and the probabilities of the occurrence of the eigenvalues of a single and factorized observable of S+A, so that this density matrix can be determined by repeated measurements using a single apparatus. If S and A are spins, it suffices to measure simultaneously their z components after a controlled interaction. The most robust setups are determined in this case for an initially pure or a completely disordered state of A. They involve an Ising or anisotropic Heisenberg coupling.
22 mars à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Pasquale Calabrese ( Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, Oxford University)
Entanglement entropy and Quantum Field Theory
A systematic study of entanglement entropy in relativistic quantum field theory is discussed. For the case of a 1+1-dimensional critical system, whose continuum limit is a conformal field theory with central charge c, the result S_Asim(c/3) log(l) is re-derived, and it is extended to many other cases: finite systems, finite temperatures, and when A consists of an arbitrary number of disjoint intervals. For such a system away from its critical point, when the correlation length xi is large but finite, the result S_Asim N(c/6)logxi is shown, where N is the number of boundary points of A. I will finally discuss the unitary relaxation from a non-equilibrium initial state, showing that both CFT and the exact solution of an integrable model lead, contrarily to the ground state case to an extensive entanglement entropy. Interesting light-cone effects will be discussed.
18 mars à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Olivier Sigwarth ( Universite de Bayreuth )
Localisation d'onde par le désordre: lumière et atomes.
La physique mésoscopique avec des atomes et de la lumière est un domaine en plein essor: les progrès effectués dans le refroidissement d'atomes permettent de se placer dans des situations équivalentes à celles rencontrées en physique de la matière condensée, avec l'avantage d'un bien meilleur contrôle des paramètres expérimentaux. Ces nouveaux systèmes promettent donc une meilleure compréhension des phénomènes mésoscopiques, en particulier de la localisation d'une onde (diminution, voire annulation de la constante de diffusion). Après une introduction générale au phénomène de localisation, j'aborderai les deux cas particuliers de la lumière dans un gaz d'atomes froids et d'une onde de matière atomique dans un potentiel lumineux désordonné.
15 mars à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Eric Varoquaux ( Laboratoire de Physique des Solides, Orsay - SPEC, DRECAM, CE-Saclay )
Propriétés des jonctions faibles superfluides dans 3He-B - Application à la mesure des rotations
Le parallèle entre superfluides et supraconducteurs est bien connu mais toujours d'actualité : je l'exploiterai pour donner les grandes lignes de l'effet Josephson dans l'hélium-3 superfluide. Je décrirai ensuite le dispositif expérimental, qui n'est autre que l'analogue hydrodynamique du SQUID rf électromagnétique, et les résultats récents de mesure de la relation entre le courant à travers une jonction faible et la phase du paramètre d'ordre. Cette phase est manipulée dans les expériences grâce à la rotation terrestre. En particulier, nous avons observé un défaut inattendu du paramètre d'ordre, qui donne un déphasage de pi : la nature de ce défaut planaire d'un demi-quantum de circulation n'est pas encore déterminée mais il pourrait être relié aux "solitons cosmiques" proposés par Salomaa and Volovik. Je terminerai par un retour aux bases de l'effet Sagnac avec l'application qui en est faite ici à la mesure fine de la rotation de la Terre et aux questions de principe qui sont soulevées par l'interférométrie superfluide.
9 mars à 14h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Lev Pitaevskii (Università di Trento)
Is 1D Bose-gas superfluid at T=0?
8 mars à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Jean-Noel Aqua (ENS Lyon)
Fluides chargés critiques : quand l'asymétrie trouble les théoriciens.
La séparation de phase liquide-gaz critique est désormais bien connue, tant expérimentalement que théoriquement, pour les fluides ``simples'' : près du point critique, les fluctuations de densité, longueurs de corrélation etc, divergent en lois de puissance, avec des exposants critiques identiques dans une même classe d'universalité. Celle-ci dépend essentiellement des dimensions de l'espace et du paramètre d'ordre, ainsi que de la longue ou courte portée des interactions: pour la transition liquide-gaz d'un fluide simple, elle correspond au modèle d'Ising. Néanmoins, au début des années 90, certaines expériences sur des fluides chargés ont semblé exhiber un comportement critique toujours inexpliqué dans la classe d'universalité classique (ou de champ moyen) ! Elles ont stimulé de nombreuses expériences et simulations, mais leur interprétation résiste toujours à une description théorique satisfaisante. Nous avons développé deux approches, l'une de type modèle soluble et l'autre de type Debye-Hückel, permettant d'analyser les mécanismes à l'oeuvre dans ces fluides. Nous avons montré l'influence crucialle que l'asymétrie de taille (i.e. quand les particules n'ont pas la même taille) et de charge (i.e. quand les charges n'ont pas la même amplitude) ont sur les comportements critiques, et nous avons quantifié certains des effets subtils et non intuitifs qui en découlent.
1er mars à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Marcella Grasso (Département de Physique, Université de Catania, Italie; Institut de Physique Nucléaire, Orsay)
Corrélations d'appariement dans des gaz d'atomes fermioniques ultra-froids
Dans les dernières années, de gros progrès ont été réalisés, à la fois sur le plan expérimental et sur le plan théorique, dans le domaine des gaz atomiques bosoniques et fermioniques ultra-froids. Un des aspects plus intéressants liés aux propriétés de ces systèmes est que, expérimentalement, il est possible de modifier l'interaction interatomique en changeant, près d'une résonance de Feshbach, le champ magnétique appliqué pour piéger ces gaz. Conséquemment, différentes régions ont pu être explorées. Nous nous concentrerons sur les gaz atomiques fermioniques. Nous ferons une introduction, où nous décrirons schématiquement les aspects les plus intéressants des propriétés de ces systèmes et les étapes qui ont été franchies dans les derniers temps dans le domaine. Des analyses théoriques prévoient, dans la région où l'interaction interatomique est attractive et au-dessous d'une certaine température critique, une transition vers la phase superfluide BCS avec formation de paires de Cooper. Nous présenterons une analyse de cette phase superfluide et des corrélations d'appariement, basée sur une approche de champ moyen de type Bogoliubov-de Gennes. Les résultats microscopiques seront comparés avec des résultats semiclassiques obtenus en approximation de densité locale.
15 février à 10h30 LPTMS-Bât.100-ORSAY
Anthony Leggett ( University of Illinois at Urbana-Champaign)
Cuprate superconductivity without a model
I start by reviewing the question: What can we reasonably say we know _for sure_ about superconductivity in the cuprates, without reliance on any microscopic "model"? Then I ask: On the basis of this knowledge and of some very generic and hopefully reasonable assumptions, are there interesting questions we can ask which we have some hope of answering definitively by experiment? I identify one such question, namely: In which regions of momentum and frequency space is the inter-conduction electron Coulomb interaction energy saved (or expended) when the system becomes superconducting? I conjecture a possible answer to this question, show that it is consistent with the dependence of the transition temperature on the c-axis layering structure and emphasize that it makes _quantitative and experimentally testable_ predictions.
8 février à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Sébastien Dusuel (Université de Cologne)
Finite-Size Scaling Exponents of the Lipkin-Meshkov-Glick model
We study the finite-size properties of the infinitely coordinated XY model in a transverse field, also known as the Lipkin-Meshkov-Glick model. In the thermodynamical limit, this model exhibits a Quantum Phase Transition when varying the transverse field, whose behaviour is mean-field. Because of its simplicity, this model was introduced already fourty years ago, but has only recently been proved to be solvable by algebraic Bethe ansatz (Links et al, 2003). From numerical calculations, its finite-size scaling exponents for the spectrum and correlation functions have been conjectured to be simple fractions (Botet et al, 1982), but had never been given any analytical support. By computing the 1/N expansion for the spectrum and correlation functions thanks to the Continuous Unitary Transformation technique, and by using a scaling argument, we have been able to determine these exponents (S. Dusuel and J. Vidal, cond-mat/0408624, to be published in PRL, December 2004). Thanks to these results, we have also computed a two-spin entanglement property known as the concurrence, which becomes maximum at the phase transition (as has been conjectured for generic Quantum Phase Transition by Osborne and Nielsen, 2000 and Osterloh et al, 2000).
1er fevrier à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Pablo Cornaglia (SPCSI / CEA-Saclay)
Electronic transport through mesoscopic and nanoscopic systems
The electronic conduction through nanoscale systems connected to external electrodes exhibits a number of special features that are of great importance when one considers their potential as electronic devices. The transport properties of such systems are strongly affected by electron-electron and electron-phonon interactions. Coulomb blockade and the Kondo effect have been shown to dominate the transport in quantum dots and in single molecule devices. Using Wilson's numerical renormalization group we will analyze the transport through three kinds of devices that present Kondo physics at low temperatures. First, we will discuss finite size effects on the Kondo regime for a quantum dot coupled to finite leads. Second, we will analyze the magnetic moment formation in quantum point contacts and its role in the experimentally observed "0.7 conductance anomaly". Finally, we will discuss the role of both electron-electron and electron-phonon interactions in the transport through a molecular device.
25 janvier à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Michael Tamm (LPTMS)
Periodic copolymers with saturating bonds: a toy model for RNA folding
25 janvier à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Sanjib Sabhapandit (LPTMS)
Hysteresis and avalanches in the random-field Ising model
18 janvier à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Philippe Mendels (Laboratoire de Physique des Solides, Orsay)
Liquides de spin et frustration géométrique: études magnétiques locales du réseau kagomé
C'est dans le contexte de la découverte des supraconducteurs à haute température critique que la physique des systèmes à frustration géométrique a connu, dans les années 90, un grand regain d'intérêt. L'idée centrale proposée par Fazekas et Anderson dès 1973 est simple: peut-on déstabiliser un ordre antiferromagnétique dans une géométrie triangulaire, donc frustrée? C'est ainsi qu'un état R.V.B. construit à partir de singulets de spin a été proposé, pour la première fois, comme alternative à l'état de Néel. On sait maintenant, que la solution pour les composés antiferromagnétiques frustrés (sans désordre) n'est pas à chercher dans des réseaux à côtés partagés tels que, à 2D, les réseaux triangulaires mais dans des réseaux à sommets partagés tels que les réseaux kagomé (2D) ou pyrochlore (3D). Dans le cas quantique de spins Heisenberg 1/2, il semble qu'un état original singulet puisse être stabilisé avec une très forte densité d'excitations de faible énergie. Pour parvenir à stabiliser un état liquide de spin (ie fluctuant à T=0), trois ingrédients sont nécessaires: une géométrie à sommets partagés, des spins Heisenberg, aucun défaut puisque toute perturbation est susceptible de générer une transition vers un fondamental plus ordonné que l'état liquide de spin. La famille des bi-couches kagomé de chrome (SCGO et BSZGCO) est une des réalisations expérimentales qui retient, malgré un réseau magnétique lacunaire, l'essentiel de la physique attendue dans un liquide de spin: transition verre de spin marginale, longueur de corrélation très faible et forte densité de fluctuations à T=0. Je préciserai l'apport de nos expériences de RMN et de résonance de spins de muons dans l'étude de ces composés. Je présenterai ensuite brièvement nos premières études sur la volborthite qui pourrait s'avérer être l'une des meilleures réalisations expérimentales du réseau kagomé avec des spins 1/2 .
11 janvier à 11h LPTMS-Bât.100-ORSAY
Elie Raphaël (Physique de la Matière Condensée, Collège de France)
Quelques principes physiques de l’adhésion
L'adhésion est un sujet complexe et différentes communautés scientifiques ont effectué indépendamment beaucoup d'études expérimentales sur des aspects différents d'un même problème. Sur le plan théorique, les physiciens de la matière molle ont pu identifier et formaliser, lors de ces dernières années, un certain nombre de principes physiques qui sous-tendent les problèmes d'adhésion entre matériaux polymères. Ce sont ces principes qui seront exposés et discutés ici.