College de France 2022

Comment passer de l'individuel au collectif, du microscopique au macroscopique ? La connaissance des constituants de la matière ordinaire, atomes et molécules, permet-elle de prédire le comportement d'une grande assemblée de particules ? Dans le cours de cette année, nous aborderons cette question pour les fluides quantiques ultra-froids, pour lesquels la distance entre particules est inférieure à la longueur de de Broglie.

Nous étudierons d'abord le régime d'interaction faible, pour lequel la distance entre particules reste supérieure à la longueur de diffusion caractérisant les interactions dans le régime ultra-froid. Nous verrons que ce régime peut être traité quantitativement par la méthode de Bogoliubov et ses corrections à la Lee-Huang-Yang, et nous présenterons des résultats expérimentaux récents qui ont confirmé ces prédictions théoriques.

Nous passerons ensuite au cas de particules interagissant fortement, de sorte que la longueur de diffusion devient supérieure à la distance entre particules. Nous montrerons qu'il reste possible de relier les caractéristiques microscopiques du fluide, sa fonction de corrélation à deux corps par exemple, à ses propriétés macroscopiques décrites par son équation d'état. Nous présenterons le formalisme du "contact", qui s'applique à la fois aux fluides bosoniques et fermioniques, et nous décrirons une série d'expériences récentes ayant permis de valider ce formalisme.

Cours 1. Gaz quantiques faiblement dégénérés : l'approche "développement du viriel" notes de cours diapos

Séminaire 1. Circuits quantiques hybrides : de la physique atomique sur puce aux détecteurs de la matière noire de l'univers résumé/abstract
Takis Kontos, Laboratoire de Physique de l'Ecole Normale Supérieure, Paris

Séminaire 2. Does a disordered isolated spin system thermalize? résumé/abstract
Matthias Weidemüller, Universität Heidelberg, Allemagne

Séminaire 3. Exploring and controlling Fermi gases with light in a high-finesse cavity résumé/abstract
Jean-Philippe Brantut, Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, Suisse

Cours 4. L'état fondamental du gaz de Bose : LHY, spectre d'excitation, gouttelettes quantiques notes de cours diapos

Séminaire 4. Tan contact in one-dimensional quantum gases résumé/abstract
Anna Minguzzi, LPMMC, CNRS and Université Grenoble-Alpes

Séminaire 5. Strongly correlated electrons in atomically thin semiconductors résumé/abstract
Atac Imamoglu, Institute for Quantum Electronics, ETH Zürich, Suisse

Séminaire 6. Realizing a one-dimensional topological gauge theory in an optically dressed Bose-Einstein condensate résumé/abstract
Leticia Tarruell, ICFO - The Institute of Photonic Sciences, Barcelone, Espagne

Cours 2022

Interactions entre particules dans les gaz quantiques :

de 2 à N corps