DisorderTransitions — Transitions de phase en présence d'interactions et de désordre

Nous proposons un nouveau programme de recherche sur les transitions de phase en présence de désordre et d’interactions dans les gaz quantiques à 2D et 3D, dimensions pour lesquelles il n’existe aucune théorie exacte. Nos études se focaliseront sur la compétition entre désordre, cohérence des phases et interactions. Notre programme se divise en deux parties : Premièrement, nous irons au delà de l’observation de la localisation Anderson en cherchant à caractériser précisément cet effet, notamment en présence de décohérence ou d’interactions faibles. Deuxièmement, nous étudierons l’effet du désordre sur les systèmes à N corps où les interactions donnent lieu à des phénomènes nouveaux, en particulier de nouvelles transitions de phase. La physique en présence de désordre est riche, complexe et varie en particulier suivant la dimensionnalité. Sa compréhension est le but de notre projet. Enfin, nous étudierons la dynamique hors équilibre des gaz de Bose désordonnés. Deux développements techniques seront en particulier nécessaires. Tout d’abord, un dispositif d’imagerie avec un objectif de grande ouverture pour détecter efficacement les atomes avec une bonne résolution. Cela permettra en particulier la détection de la densité atomique à l’échelle du désordre et aussi des corrélations de densité, un outil important dans l’étude des système fortement corrélés. Ensuite, nous comptons développer le refroidissement du potassium, qui possède des résonnance de Feshbach accessibles qui permettront de varier les interactions entre atomes, un paramètre crucial de la physique à N-corps. Ce projet sur les systèmes quantiques désordonnés est en lien avec des problèmes ouverts en physique de la matière condensée. Dans plusieurs systèmes expérimentaux, tels que les Si-MOSFET, les héterostructures de GaAs ou les films métalliques, le désordre joue un rôle crucial. Les supraconducteurs à hautes températures critiques sont aussi intrinsèquement désordonné à cause du dopage. Dans cet optique, nous proposons une collaboration avec M. Holzmann, spécialisé dans la simulations théoriques des systèmes électroniques, et qui nous permettra non seulement de simuler nos systèmes expérimentaux mais aussi de comprendre leurs relation avec ce qu’on connaît ou non en matière condensée. A la différence des systèmes électroniques, la description théorique du désordre et des interactions dans les gaz d’atomes froids est beaucoup plus simple et les paramètres peuvent être variés plus largement. Nous espérons que nos travaux permettront une meilleure compréhension des phénomènes et auront un impact au delà de la communauté des atomes froids.