Turbulence superfluide et tourbillons quantiques sur une surface courbe.
Lorsqu’on refroidit certains gaz d’atomes à très basse température, le comportement collectif des atomes est très différent de celui d’un gaz prédit par la physique classique. On obtient un gaz quantique appelé Condensat de Bose-Einstein. Celui-ci peut acquérir des propriétés surprenantes comme par exemple la superfluidité : il s’écoule alors sans viscosité. C’est une manifestation directe des lois de la mécanique quantique à une échelle mésoscopique. Dans l’équipe Condensats de Bose-Einstein du laboratoire de physique des lasers, nous utilisons des champs magnétiques et des lasers pour piéger, refroidir et observer ces « superfluides ». En particulier nous étudions des atomes confinés sur la surface d’une bulle, réalisant ainsi un système bi-dimensionnel et courbé. Lorsque ce superfluide est mis en rotation, il se forme des tourbillons quantiques de taille micro-métrique, les « vortex ». Mon projet de thèse consiste à étudier la dynamique de ces vortex sur une surface courbée. Pour cela je vais développer un système d’imagerie permettant d’observer ces vortex dans le superfluide piégé et de suivre leur dynamique. Je pourrai alors comprendre comment un ensemble de vortex désordonnés s’organise pour atteindre un état de quasi-équilibre, et contribuer à l’étude de la turbulence à deux dimensions.
Superfluid turbulence and quantum vortices on a curved surface
When some gases of atoms are cooled to very low temperatures, the collective behaviour of the atoms is very different from that of a gas predicted by classical physics. The result is a quantum gas called a Bose-Einstein condensate. It can acquire surprising properties, such as superfluidity: it flows without viscosity. This is a direct manifestation of the laws of quantum mechanics on a mesoscopic scale. In the Bose-Einstein Condensates team in the Laser Physics Laboratory, we use magnetic fields and lasers to trap, cool and observe these ‘superfluids’. In particular, we are studying atoms confined to the surface of a bubble, creating a two-dimensional, curved system. When this superfluid is rotated, quantum vortices are formed. My thesis project involves studying the dynamics of these vortices on a curved surface. To do this, I’m going to develop an imaging system that will enable me to observe these vortices in the trapped superfluid and follow their dynamics. I will then be able to understand how a set of disordered vortices organises itself to reach a state of quasi-equilibrium, and contribute to the study of two-dimensional turbulence