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Systèmes désordonnés


Une onde se propageant dans un milieu désordonné épais fait l’expérience d’un processus de diffusion multiple et génère rapidement de nombreuses ondes partielles qui interfèrent, formant une figure de tavelure ou speckle (voir figure). Il a été longtemps cru que les amplitudes correspondantes avaient des phase complètement décorrélées. Dans cette image, même en l’absence de tout mécanisme brisant la phase on s’attend à ce que toutes les interférences disparaissent après une moyenne sur le désordre, le transport de l’onde se réduisant finalement à une marche aléatoire. En fait, on sait aujourd’hui que ce scenario est incomplet car certains processus interférentiels survivent à une moyenne sur le désordre et conduisent à des déviations à la description diffusive du transport ondulatoire. Des exemples importants incluent la localisation faible et les fluctuations universelles de conductance dans les systèmes électroniques mésoscopiques, ou la rétrodiffusion cohérente et les corrélations des figures de tavelures dans le contexte du transport des ondes dans les milieux diélectriques désordonnés. Lorsque le désordre est très fort, le transport diffusif peut même être complètement détruit et laisser place à la localisation forte, un phénomène découvert par Anderson en 1958 et actuellement activement recherché expérimentalement.

Notre équipe s’intéresse principalement au comportement des atomes froids dans des potentiels optiques désordonnés, en particulier dans le régime où la localisation d’Anderson se produit (voir aussi nos résultats récents sur la localisation dynamique), mais aussi au problème inverse où de la lumière est multiplement diffusée par des atomes froids. Un champ de recherche récent concerne également le rôle des interactions et des effets non linéaires sur le transport quantique dans le désordre.

Figure de tavelures optique créée par un laser


Voir ci-dessous pour quelques travaux récents

Diffusion cohérente vers l’avant

Lorsqu’une onde cohérente est diffusée par un environnement désordonné, l’information de phase n’est pas perdue mais convertie en une figure d’interférences compliquée (un "speckle"). Après moyennage sur (...)

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Localisation d’Anderson versus non linéarité

Imaginons un groupe de personnes entrant dans une forêt entourée d’un épais brouillard : à chaque obstacle, les individus, qui se déplacent sans interagir avec les autres, vont changer de direction de (...)

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Diffusion de la lumière par des atomes froids

De la lumière se propageant dans un milieu atomique froid peut subir de la diffusion multiple. La particularité de ce système est la nature fortement "quantique" des diffuseurs (les atomes), qui (...)

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