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Accueil du site > Etude théorique des condensats de Bose-Einstein d’excitations magnétiques sous fort champs

Proposition de stage 2009-2010
MASTER 2ème année

 

Laboratoire : Laboratoire de Physique des Solides

Adresse : Bâtiment 510, Centre Scientifique d’Orsay, 91405 Orsay Cedex Directeur du laboratoire : Jean-Paul Pouget

Responsable du stage : Nicolas LAFLORENCIE Téléphone : 01 69 15 69 37 e-mail : laflorencie@lps.u-psud.fr

page web : http://www.lpt.ups-tlse.fr/spip.php...

 

Titre du sujet proposé :

Etude théorique des condensats de Bose-Einstein d’excitations magnétiques sous fort champs

 

Projet scientifique :

Les systèmes quantiques de spins- 1/2 à base de dimères antiferromagnétiques faiblement couplés, et soumis à un champ externe (cf. figure ci-dessous), peuvent être décrits par des hamiltoniens effectifs faisant intervenir des degrés de liberté de bosons de coeur dur (pour une revue voir par exemple [1]). Un "dictionnaire" entre dimères et bosons peut ainsi être établi de façon rigoureuse où les différents types d’ordre apparaissant sous champ sont directement traduits en langage bosonique.

Au delà des 2 phases "principales" (Isolant correspondant à un plateau d’aimantation [2] et Condensat de Bose-Einstein correspondant -a un ordre magn-etique transverse [1]) déjà observées à plusieurs reprises et bien décrites par la théorie, la possibilité de stabiliser d’autres états bosoniques de la matière ouvre la porte à de nombreuses questions fondamentales. Des travaux récents effectués en collaborations avec une équipe de théoriciens de l’école Polytechnique Fédérale de Lausanne [3, 4], ainsi qu’avec plusieurs équipes expérimentales en RMN et -SR au LPS [5], et sous champs magnétiques intenses à Grenoble et à Toulouse, tracent une route passionnante vers la compréhension de ces nouvelles phases de la matière à basse température. Le projet de recherche que nous souhaitons développer consiste à mieux comprendre d’un point de vue théorique la nature du condensat de Bose-Einstein magnétique et des transitions de phases associées, à l’aide d’outils numériques (essentiellement par Monte Carlo Quantique) et/ou analytiques (Champ moyen, Ondes de spins), tout en restant en prise directe avec des expériences menées au niveau local (LPS), en France (Grenoble, Toulouse), et dans divers groupes internationaux (USA, Suisse, UK, Japon...).

[1] Bose-Einstein Condensation in Magnetic Insulators, T. Giamarchi, Ch. Ruegg, O. Tchernyshyov, Nature Physics 4, 198 (2008).

[2] Magnetic Superstructure in the Two-Dimensional Quantum Antiferromagnet SrCu2(BO3)2, K. Kodama, M. Takigawa, M. Horvati-c, C. Berthier, H. Kageyama, Y. Ueda, S. Miyahara, F. Becca, and F. Mila, Science 298, 395 (2002).

[3] Quantum and thermal transitions out of the supersolid phase of a 2D quantum antiferromagnet, N. Laorencie and F. Mila, Phys. Rev. Lett. 99, 027202 (2007)

[4] Theory of the -eld-induced BEC in the frustrated spin-1/2 dimer compound BaCuSi2O6, N. Laflorencie and F. Mila, Phys. Rev. Lett. 102, 060602 (2009).

[5] Impurity-induced magnetic order in low dimensional spin gapped materials, J. Bobro-, N. Laflorencie, L. K. Alexander, A. V. Mahajan, B. Koteswararao, and P. Mendels, Phys. Rev. Lett. 103, 047201 (2009)