Missions

Le·la post-doctorant·e contribuera à l’étude expérimentale de la dynamique loin de l'équilibre d'un gaz quantique superfluide bidimensionnel confiné dans un piège en forme de bulle. On cherchera notamment à identifier l’émergence d’un régime turbulent sur cette surface courbe dans un référentiel en rotation. Le piège en forme de bulle est réalisé à l'aide d'un champ magnétique inhomogène et d'un champ radiofréquence. En
ajustant les propriétés du champ radiofréquence il est possible de contrôler l’étalement du superfluide sur la surface, ainsi que sa vitesse de rotation, ouvrant ainsi la voie à l’étude des effets dus à la courbure de la surface sur la dynamique du système. Dans ce contexte il est particulièrement important d’étudier les excitations élémentaires du superfluide à l’échelle microscopique, apparaissant sous la forme de tourbillons quantiques, les « vortex », ce qui sera au cœur de la mission de la personne recrutée.

Activités

La personne recrutée rejoindra le groupe Condensats de Bose-Einstein du Laboratoire de physique des lasers. Son objectif sera de participer à mise en place des outils expérimentaux nécessaires à l’étude de la dynamique du gaz à l’échelle microscopique. En particulier elle participera avec l'équipe au développement d'une nouvelle méthode d'imagerie à haute résolution permettant d'observer les vortex directement dans le piège. Elle participera également à la prise de données et à leur analyse. Les outils techniques de base de cette activité sont l'optique, les laser continus, les systèmes d'asservissements, les systèmes ultravides, le pilotage d'expérience par ordinateur.

Compétences

Les candidat·e·s doivent être titulaires d'un doctorat portant sur l'interaction laser-matière, et posséder d'excellentes compétences expérimentales. Une expérience dans la physique des atomes froids (refroidissement laser) ou les lasers stabilisés serait un atout primordial, ainsi qu'un attrait pour la physique des gaz quantiques. Le·la post-doctorant·e devra aussi avoir une excellente aptitude au travail en équipe.

Contexte de travail

La superfluidité des gaz quantiques a été observée peu de temps après leur première réalisation. La mise en rotation du gaz à des vitesses modérées a notamment conduit à l'observation de tourbillons à la circulation quantifiée, les vortex. Le régime des très grandes vitesses de rotation a donné lieu à l'observation de réseaux de vortex il y a une quinzaine d'années. Récemment l’équipe d’accueil a obtenu des résultats originaux en explorant le régime de rotation rapide dans un piège anharmonique bidimensionnel : la démonstration d’un régime d’écoulement supersonique et l’étude de la fonte d’un réseau de vortex activée par des fluctuations thermiques. En parallèle elle a aussi développé un protocole de compensation de la gravité permettant de contrôler l’expansion du gaz sur la surface courbée, ouvrant la possibilité d’étudier pour la première fois les effets de courbure dans un superfluide bidimensionnel.

L'activité se déroulera au sein du Laboratoire de physique des lasers, unité mixte de recherche de l'Université Sorbonne Paris Nord et du CNRS. Le groupe Condensats de Bose-Einstein (groupe BEC, voir https://bec.lpl.univ-paris13.fr ) a développé deux expériences portant sur la dynamique des gaz quantiques. L'une de ces deux
expériences produit de façon routinière un gaz quantique de rubidium confiné dans un piège en forme de bulle, réalisé avec des champs magnétiques et radiofréquence. Le potentiel extrêmement lisse et complètement contrôlable dans sa géométrie qui en résulte permet l'étude des modes collectifs du gaz et sa mise en rotation contrôlée.

Un enseignant-chercheur de l'Université Sorbonne Paris Nord, une chercheuse CNRS et deux doctorants seront impliqués dans le projet. Ce projet est financé par l’agence nationale de la recherche, projet PRC VORTECS (Vortex turbulence on a curved surface), en collaboration avec Serguei Nazarenko (Université de Nice) et le programme QuantEdu. Le groupe BEC comporte de plus un ingénieur de recherche CNRS, un chercheur CNRS, un doctorant et un post-doctorant, impliqués principalement sur l'autre
dispositif expérimental. Le groupe s'insère de façon plus large au sein de l'axe Gaz quantiques du laboratoire, regroupant une vingtaine de chercheurs. Outre celle déjà mentionnée dans le cadre du projet, l'équipe BEC a par ailleurs noué des collaborations avec plusieurs groupes expérimentaux et théoriques, notamment avec Anna Minguzzi du LPMMC à Grenoble, Patrizia Vignolo de l'Institut de physique de Nice,
Vanderlei Bagnato de l'Université de Sao Paulo au Brésil, Maxim Olshanii de l'Université du Massachusetts à Boston, Thorsten Schumm de l'Université TUW de Vienne.