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Univ. Paris-Saclay

Sujet de stage / Master 2 Internship

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Interaction en champ proche et lointain d’atomes en mouvement médiée par le vide électromagnétique

Spécialité : PHYSIQUE / Physique théorique, mécanique quantique

Contact : BERCEGOL Hervé,
e-Mail : herve.bercegol@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 74 37
Laboratoire : SPEC/SPHYNX

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-4 mois
Date limite de constitution de dossier : 01/04/2022

Résumé :
Pour approfondir l'étude de la friction quantique, nous allons calculer l'effet de la propagation des ondes sur l'énergie potentielle de van der Waals et sur le couple de freinage, effet négligé lors de précédents calculs. On traitera le sujet avec des calculs formels et une résolution numérique.

Sujet détaillé :
La friction quantique (c'est-à-dire la friction de la matière en mouvement sur le vide quantique) a été démontrée théoriquement sur des nanomatériaux en rotation [1]. Nous avons étendu cette propriété aux atomes en interaction, en calculant avec un modèle semi-classique la friction du vide sur des oscillateurs atomiques en rotation l'un autour de l'autre [2]. Des travaux récents [3.a] ont montré que l'extension de cette propriété à des configurations plus réalistes nécessite un calcul plus complet de l'interaction entre les atomes et le champ électromagnétique.

L'importance de la propagation des ondes électromagnétiques est bien connue dans le cas de l'attraction de Casimir-Polder à longue distance, mais elle affecte également la situation de champ proche, où son inclusion dans les calculs est nécessaire pour interpréter physiquement le phénomène de friction et les échanges d'énergie induits. En outre, un modèle entièrement quantique doit être développé pour la paire d'atomes en rotation, afin d'explorer rigoureusement certaines propriétés des paires mixtes d'atomes différents [3.b], et d'autres configurations plus réalistes.

L'étudiant de master se chargera de la première étape, l'effet de la propagation des ondes. Cet effet sera étudié dans le cadre du modèle semi-classique déjà développé, en utilisant à la fois des calculs formels et des programmes numériques. Nous nous intéresserons à la détermination de l'énergie potentielle et de la force de friction. Le doctorant complétera ces calculs et travaillera à l'élaboration d'un modèle entièrement quantique. La recherche doctorale sera dirigée conjointement avec un spécialiste des calculs d'électrodynamique quantique.

Références:
[1] Manjavacas, A., García de Abajo, F. J., "Vacuum Friction in Rotating Particles", Phys. Rev. Lett. 105, 113601 (2010).
[2] Bercegol, H., Lehoucq, R., "Vacuum friction on a rotating pair of atoms", Phys. Rev. Lett. 115, 090402 (2015).
[3] a. Klein, B. "Approche quantique de la friction du vide dans les collisions atomiques et subatomiques", CentraleSupélec, 2021.
b. De Izarra, A. "Effet du champ électromagnétique du vide sur les collisions atomique", Univ. Tours, 2016.
Mots clés : Friction quantique

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