Thèse Effets de Friction Couplés de la Mer de Dirac et du Champ Électromagnétique du Vide sur des Atomes en Mouvement H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique
École doctorale : Physique en Ile de France
Laboratoire de recherche : CEA/SPEC - Service de Physique de l'Etat Condensé
Direction de la thèse : Hervé BERCEGOL ORCID 0000000217927756
Début de la thèse : 2026-11-01
Date limite de candidature : 2026-04-15T23:59:59

Les fluctuations quantiques induisent des forces macroscopiques conservatrices telles que l'effet Casimir. Elles pourraient également provoquer des forces dissipatives, appelées friction du vide (ou friction quantique). Jusqu'à présent, cet effet de friction a été calculé en considérant uniquement les fluctuations électromagnétiques, c'est-à-dire sans tenir compte de la mer de Dirac. Ce projet est consacré à l'extension de nos recherches dans cette direction : les électrons, en tant que principaux contributeurs de l'interaction matière-champ, interagissent également avec les paires virtuelles électron-positron dans le vide quantique. Quelle part de la friction quantique, à température nulle ou finie, pourrait être due à ce type d'interaction ? Une première étape consistera à adapter le cadre semiclassique actuel pour inclure la polarisation du vide et la création de paires. Ce faisant, on sera amené à modifier la partie à haute fréquence des intégrales de Fourier ; on déterminera ainsi une composante de friction liée à l'interaction avec les paires virtuelles, médiées par les photons virtuels de haute énergie. Sur cette voie de recherche, on veillera à maintenir la cohérence mathématique de l'ensemble du cadre. Un objectif à plus long terme reste un traitement relativiste quantique complet et cohérent de la friction quantique au niveau atomique.

La friction quantique, parfois appelée effet Casimir dynamique, est un domaine qui se développe depuis plusieurs décennies. Il trouve aujourd'hui un nouveau souffle, grâce à de nouvelles expériences de mise en évidence des fluctuations du vide, et à la nécessité de mieux maîtriser les phénomènes quantiques dissipatifs.
Le présent sujet vise à déterminer pour la première fois la contribution à la friction quantique des fluctuations de charges de la mer de Dirac. Le calcul a montré que la friction sur des atomes en mouvement relatif est nulle à l'ordre linéaire dans la vitesse quand on ne considère que les fluctuations du champ électromagnétique. Il y a des indices que l'introduction des paires virtuelles électron-positron dans le modèle pourrait induire une friction linéaire non nulle.

déterminer l'effet de la mer de Dirac :
- sur la friction quantique exercée sur un couple d'atomes en rotation,
- sur diverses forces microscopiques dissipatives s'exerçant sur de la matière en mouvement,
- également sur les forces conservatives : force de dispersion de London, etc.