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Welcome on the news page of the Doctoral School ED564 : «Physique en Île-de-France»

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Training

Upcoming thesis defenses

  • 2023-10-02 : Tangui Aladjidi (LKB)
    Full optical control of a quantum fluid of light in hot atomic vapor

    At : Amphi Charpak, Campus Jussieu, 4 pl Jussieu, 75005 Paris , on 14:00

    Quantum fluids of light are a novel and promising platform in the exploration of many- body quantum physics. We study here fluids whose constituants are photons. Their interactions are induced by a hot vapor of Rubidium atoms. In order to describe these fluids, we use a Hamiltonian comprising of three terms: kinetic energy, potential energy and interaction energy. In this thesis, we showcase an all-optical control of each of these terms. We evidenced non-classical correlations induced by the interaction quenches at the interfaces of our non-linear medium. We then explore the control of the atomic response of the vapor, using an easily extendable numerical framework. We then use this framework to study optical pumping, that allows us to realize arbitrary potentials inside the fluid of light. The critical velocity for superfluidity is then mesured, in a scattering experiment against an optical defect using the potential engineering developped in this thesis. Finally, we study vortex-vortex interactions in an experiment showcasing turbulent behavior in a fluid of light as well as a collision experiment between vortices. This paves the way to thermodynamics processes seeded by interactions effects beyond the mean field.

  • 2023-10-04 : Danilo Artigas Guimarey (IAS)
    A la recherche de caractéristiques quantiques en cosmologie : inflation stochastique et espaces de champs non linéaires

    At : Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-Saclay, Bâtiment 210, Salle 1-2-3 , on 15:00

    Notre univers actuel est déterminé par son passé. Les conditions initiales doivent donc être établies dans l’univers primordial, juste après le big bang. À cette époque, les effets quantiques devraient apporter une contribution importante et affecter la production d’inhomogénéités dans notre univers, conformément aux observations du fond diffus cosmologique. Cependant, il est difficile d’affirmer avec certitude si ces inhomogénéités sont de nature purement quantique ou non. Nous devons donc corroborer ces observations en identifiant d’autres empreintes laissées par la physique quantique aux échelles cosmologiques. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur les fondements théoriques qui permettent de prédire l’impact des caractéristiques quantiques sur les observations. D’une part, le formalisme stochastique propose de décrire les perturbations quantiques par un bruit stochastique classique qui rétroagit aux grandes échelles. Les conséquences possibles de ce formalisme sont la présence de non-gaussianités dans le spectre de puissance la production de trous noirs dans l’univers primordial. Ici, nous porterons notre attention sur le processus de fixation de jauge dans le formalisme stochastique. D’autre part, certaines théories de la mécanique quantique non-linéaire suggèrent que les relations de commutation pourraient présenter des corrections supplémentaires à l’échelle de Planck. Nous étudions ce que cela implique pour l’évolution des états quantiques. Après nous être concentrés sur une classe de théories dont les relations de commutation sont dictées par la courbure de l’espace des phases, nous étudions certaines de ses conséquences pour un modèle-jouet de cosmologie quantique. Ce formalisme peut être utile pour étudier le couplage entre les système sde matière condensée et la gravitation ou pour quantifier des systèmes non triviaux avant d’étudier leur limite semi-classique.

  • 2023-10-05 : Mateo José Uldemolins Nivela (LPS Orsay)
    Modélisation théorique et analyse des états liés aux impuretés dans les supraconducteurs

    At : Amphi Blandin, Laboratoire de Physique des Solides, 1 rue Nicolas Appert, Bât. 510 91405 Orsay Cedex , on 14:00

    Les systèmes de matière condensée sont sensibles aux imperfections locales du réseau cristallin. Dans les supraconducteurs conventionnels, une impureté magnétique est l’un des défauts les plus simples entraînant la rupture de paires. Elle induit des excitations intra-gap spatialement localisées –appelées états liés de Yu-Shiba-Rusinov (YSR)– qui sont régulièrement sondées par microscopie à effet tunnel (STM, de l’acronyme en anglais). Les propriétés spectrales des états de YSR et leur structure spatiale sont complexes car elles combinent de l’information sur la structure de bandes du substrat, la fonction du gap supraconducteur et le couplage impureté-substrat. Caractériser ces particularités est cruciale pour exploiter le potentiel des états de YSR en tant qu’outil de sondage local, ainsi que pour concevoir des états d’impureté collectifs hébergeant des phases exotiques de la matière. Dans ce contexte de recherche, cette thèse étudie divers aspects des impuretés locales au sein d’un supraconducteur. Tout d’abord, inspirés par l’amélioration des possibilités de réglage du niveau de Fermi dans des nouveaux matériaux, e.g. les monocouches des dichalcogénures de métaux de transition (TMDs de l’acronyme en anglais) et les hétérostructures Moiré, nous étudions comment les singularités de Van Hove dans la densité d’états du subtrat se manifestent dans les états de YSR. Deuxièmement, nous dévoilons une relation analytique simple entre l’anisotropie dans l’espace réel des états de YSR et l’anisotropie dans l’espace réciproque de la structure de bandes et de la fonction du gap supraconducteur du substrat, que nous l’utilisons ensuite pour analyser des mesures STM sur de NbSe2 . Troisièmement, nous explorons comment détecter l’existence d’une composante triplet sous-dominante dans le paramètre d’ordre supraconducteur, pertinent pour les TMDs, à partir de la réponse locale aux défauts ponctuels. Enfin, en lien avec des mesures récentes de STM sur de Fe(Se, Te), nous analysons des états intra-gap multiples dont l’energie est modifiable sur des impuretés de Fe. Afin d’expliquer les observations expérimentales, nous considérons un modèle d’impureté d’Anderson qui reflète la nature multi-orbitale des adatomes, et proposons un nouveau type de transition de phase quantique induite par l’impureté qui résulte du couplage de Hund.

  • 2023-10-09 : Sacha Ichbiah (PCC)
    Inférence physique à partir d’images biologiques

    At : Salle D2 11, place Marcelin-Berthelot 75231 Paris Cedex 05 Bâtiment sciences physique , on 13:00

  • 2023-10-10 : Brieuc Benvegnen (LPTMC)
    To be determined

    To be determined

  • 2023-10-10 : Jean De Seze (PCC)
    Contrôle optogénétique de la polarité de la migration cellulaire par la voie de signalisation RhoA

    At : Amphithéatre Marie Curie 11 rue Pierre et Marie Curie Batiment Curie 75005 PARIS , on 11:00

  • 2023-10-12 : Amaury Barral (SPEC)
    A numerical framework for geophysical flows on logarithmic lattices

    At : Amphi Itzykson, SPEC, bat. 772, Orme des Merisiers, 91191 Cedex, Gif-sur-Yvette , on 13:30

    Cette thèse explore la possibilité d’utiliser des grilles logarithmiques, un nouvel outil mathématique, pour simuler des flux géophysiques et des équations de dynamique des fluides sur des grilles de Fourier clairsemées. Nous présentons d’abord les grilles logarithmiques, étudions leur interprétabilité et présentons un nouveau cadre numérique (implémenté en Python et en C) conçu pour exploiter efficacement leurs capacités. Nous appliquons ensuite ce cadre à des simulations de plusieurs équations physiques, avec un accent particulier sur trois sujets importants d’intérêt géophysique : l’équation de Rayleigh-Bénard, la formation de jets zonaux dans la turbulence quasi-géostrophique en 2D, et la turbulence rotative forcée. Dans une deuxième partie, nous présentons des contributions supplémentaires sur deux sujets distincts. Tout d’abord, le développement du blowup auto-similaire dans les équations d’Euler et de Navier-Stokes. Deuxièmement, les propriétés de l’équation de Navier-Stokes Réversible. Les résultats de cette recherche contribuent à l’avancement des simulations numériques sur des grilles logarithmiques, débloquant des applications potentielles dans divers domaines, y compris la modélisation climatique, la physique atmosphérique et l’océanographie.

  • 2023-10-12 : Denitsa Nencheva-Tognini (SPEC)
    IRM de très bas champ pour le bébé prématuré

    At : Salle de Conférence, BioMaps Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ, I2BM, CEA) 4 Place du Général Leclerc, Orsay , on 14:00

    Nous avons développé une IRM fonctionnant à 8 mT, destinée spécifiquement aux enfants prématurés avec un design unique permettant d’insérer la couveuse du bébé directement dans l’IRM sans besoin de déplacer le patient. Le fait de travailler à 8mT permet une mesure sans bruit acoustique avec un niveau de puissance très faible permettant une acquisition continue. Nous avons créé le design en prenant en compte les contraintes imposées par l’application visée : un design ouvert qui donne un accès facile au bébé, des dimensions conformes à la taille de la couveuse (1.1x0.7x1.8 m3) et un champ statique très homogène d’une intensité inférieure à 10 mT. Nous avons choisi une configuration de deux paires de bobines : grande (2.1 m) et petite (0.67 m) séparées de 70 cm, avec un champ statique nominal B_0=8 mT. Le gradient Gz reprend la même géométrie et produit un gradient de 0.55 mT/

  • 2023-10-13 : Marlone Vernet (LPENS)
    Transport, turbulence et thermoélectricité dans les métaux liquides

    At : Salle Conf IV LABORATOIRE DE PHYSIQUE DE L’ENS 24 RUE LHOMOND 75005 PARIS , on 14:00

  • 2023-10-16 : Benjamin De Bruyne (LPTMS)
    Extreme value statistics and optimization problems in stochastic processes

    At : Grand amphi, LPTMS - Bâtiment Pascal n° 530 rue André Rivière - Université Paris-Saclay 91405 Orsay CEDEX, FRANCE , on 14:30

    This thesis is devoted to the study of extreme value statistics in stochastic processes and their applications. In the first part, we obtain exact analytical results on the extreme value statistics of both discrete-time and continuous-time random walks. In particular, we focus on the gap statistics of random walks and exhibit their asymptotic universality with respect to the jump distribution in the limit of a large number of steps. In addition, we compute the asymptotic behavior of the expected maximum of random walks in the presence of a bridge constraint and reveal a rich behavior in their finite-size correction. Moreover, we compute the expected length of the convex hull of Brownian motion confined in a disk and show that it converges slowly to the perimeter of the disk with a stretched exponential decay. In the second part, we focus on numerically sampling rare trajectories of stochastic processes. We introduce an efficient method to sample bridge discrete-time random walks. We illustrate it and apply it to various examples. We further extend the method to other stochastic processes, both Markovian and non-Markovian. We apply our method to sample surviving particles in the presence of a periodic trapping environment. Finally, we discuss several optimization problems in stochastic processes involving extreme value statistics. In particular, we introduce a new technique to optimally control dynamical systems undergoing a resetting policy.

  • 2023-10-18 : Zakarya Ouzit (INSP)
    Transfert d’énergie et effets collectifs de fluorescence dans des auto-assemblages de nanoparticules de semi-conducteur

    At : Sorbonne Université Campus Jussieu, 4 place Jussieu, Paris 5ème, Bât Esclangon, Amphi Durand , on 14:00

    Les nanoplaquettes colloïdales de semi-conducteur sont connues pour leurs propriétés optiques remarquables. Plusieurs applications les impliquant sont à l’étude dans les domaines de l’opto-électronique, de la photovoltaïque et de l’informatique quantique. De ce fait, il est intéressant d’anticiper les propriétés collectives qui découlent de leurs interactions lorsqu’elles sont assemblées. Dans le cadre de ce travail, j’ai pu étudier par micro-photoluminescence des chaînes unidimensionnelles de nanoplaquettes de CdSe auto-assemblées dans lesquelles des transferts d’énergie par FRET ont été mis en évidence. Nous avons tout d’abord observé des fluctuations temporelles dans la fluorescence de plusieurs chaînes, rappelant le clignotement des nanoplaquettes isolées. Nous expliquons ces fluctuations par l’inhibition de l’émission de jusqu’à 35 nanoplaquettes par une nanoplaquette défectueuse et pilotée par les interactions par FRET, plus rapides que les autres effets excitoniques. Un modèle analytique de marche aléatoire a été développé pour soutenir cette explication. D’autre part, nous avons observé une accélération dans la dynamique de déclin des chaînes comparé au comportement des nanoplaquettes individuelles ainsi que la présence d’une composante faisant état d’une émission retardée. Nous expliquons ces particularités par les interactions par FRET entre nanoplaquettes qui siphonnent les excitons le long d’une chaîne vers deux sites particuliers : un site quencher siège de recombinaisons non radiatives rapides et un site piège de charges. Enfin, la possibilité d’observer de la superradiance dans ces échantillons a été étudiée dans le cadre d’un modèle semi-classique.

  • 2023-10-20 : Charles Moslonka (MSC)
    Progressive Quenching on Spin Networks

    At : Amphi IPGG - ESPCI - 6 rue Jean Calvin - 75005 Paris , on 14:30

    In a dynamical system, the various degrees of freedom parameterizing the state of the system can fluctuate over time. The main aim of this thesis is to study the effect of a progressive fixing of all or part of these degrees of freedom, at a given instant, on the evolution of the rest of the system via a statistical study. The resulting stochastic process is called «Progressive Quenching". Based on a simple model of interacting spins (Curie-Weiss model), we study the evolution of individual trajectories of its state in phase space, and their statistical distribution. The role of martingales, seen as stochastically conserved quantities during these processes, is crucial. They enable us to efficiently estimate the final state from a small number of observations, and also to understand their distribution. The invariance underlying this conservation law enables an explicit link to be established between the final distribution of the system and the initial canonical distribution. This link is explicitly proven by a combinatorial study, and thermodynamically justified. We extend our study to all Markovian systems and generalize the previous results. For a Markovian system admitting a stationary distribution, the latter is invariant by Progressive Quenching if the detailed balance is respected. We briefly discuss this result from the point of view of graphs, and the probability flows that run through them. Finally, a study of the non-Markovian case is carried out by considering incomplete information about the system and introducing delays in the interactions between spins. In the latter case, we numerically study the influence of the system’s kinetic parameters on the final distributions.

  • 2023-10-20 : Shan Jiang (LPEM)
    Thermal transport in strontium titanite and other quantum paraelectrics

    At : , on 14:00

    The subject of this thesis is thermal transport properties in quantum paraelectric materials with perovskite structure. Its main focus is strontium titanate with atomic substitution. The first part is devoted to the thermal Hall effect (THE) in Ca-substituted and in oxygen-reduced samples of SrTiO3 (STO). STO was found to host a large phonon THE. During this thesis, we found that Ca substitution, which stabilizes the ferroelectric order, drastically reduces THE. This Implies that the ferroelectric order is detrimental to the THE. On the other hand, in oxygen-reduced samples THE is larger than in pristine STO. In the dilute metallic STO, the amplitude of THE exceeds the sum of the expected electronic contribution and the phononic one. We argue that this surprising result can be understood by invoking the drag between electrons and phonons. In our temperature range of interest, heat is almost exclusively carried by phonons, but the electronic Hall angle, is much higher than the phonon Hall angle. The combination of these two features can be an additional source of THE. The second part is devoted to the electronic thermal conductivity in metallic STO with Nb substitution at two different carrier concentrations. Despite the dominance of the lattice contribution to the heat transport in strontium titanate, we succeeded in extracting the electronic contribution to heat transport by exploiting the differentiating effect of the magnetic field on phonons and electrons. We found that thermal resistivity WT ( W = κ-1) follows T-square behavior and its perfector is larger than its electric counterpart. Thus T-square resistivity in SrTi1−xNbxO3 cannot be distinguished from other metals in which the e-e origin of the T-square resistivity is uncontested. This leads us to conclude that T-square (electric and thermal) resistivity can be caused without Umklapp as a consequence of the T-square decrease in the amplitude of the (momentum and energy) diffusivity in a Fermi liquid caused by fermion-fermion scattering. A comprehensive theory of this phenomenon is yet to be elaborated. The result of the thesis has given rise to publications: ‘Phonon drag thermal Hall effect in metallic strontium titanate’ on PNAS and ‘T-square electronic thermal resistivity in metallic strontium titanate’ on arxiv.

Events

Call for projects and applications

  • INSP (ex-ENA) SM concours d’entrée réservé aux titulaires d’un diplôme de doctorat 2023-02-02

    Un concours externe spécial d’entrée à l’INSP (ENA) sera ouvert en 2023, réservé aux titulaires d’un doctorat pour l’accès aux emplois de la haute fonction publique (administrateur de l’Etat, par exemple au ministère de la transition écologique ou de l’enseignement supérieur et de la recherche, en juridiction administrative ou financière, inspection générale, préfectorale, carrière diplomatique, etc.). Trois épreuves sont au programme: une note sur dossier, un entretien, un oral d’anglais. Une préparation à distance et sans frais est envisagée, assurée comme chaque année par un membre de l’association des anciens élèves de l’ENA/INSP. Pour toute demande d’inscription à la préparation, s’adresser pour le concours docteurs INSP directement à prepa.insp@mail.com ou, pour les autres concours INSP, à l’université de Strasbourg marcsimon@unistra.fr, directeur de la classe préparatoire de sciences-po aux concours de la haute fonction publique. Le nombre de places étant limité, les demandes d’inscription à la préparation seront traitées par ordre de réception.

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