Description du sujet de thèse

Ce projet de thèse, pour lequel Aix-Marseille Université sera l’employeur, vise à construire une plateforme expérimentale à l'interface entre la physique quantique et la physique des plasmas [1]. Il s'agira de refroidir un ensemble d'atomes de Calcium à des températures de l'ordre du millikelvin, dans un piège magnéto-optique pour ensuite créer un plasma ultra-froid par photo-ionisation.

L'ambition du projet est de:
• démontrer pour la première fois le contrôle de distribution initiale de densité du plasma en mettant en forme le laser de photo-ionisation [2],
• d'étudier les phénomènes de transport dans les plasmas ultra-froids,
• de piéger et refroidir avec des lasers le plasma ultrafroid [3].

La personne recrutée (H/F) contribuera à la construction d'une plateforme d'étude des plasmas fortement corrélés, dans laquelle les paramètres microscopiques (densité, température) seront très bien contrôlés et permettant de simuler expérimentalement des scenarii, comme par exemple une collision entre deux plasmas.

Les compétences acquises concernent la maîtrise de techniques à l'état de l'art en matière de contrôle de lasers, en particulier la stabilisation en fréquence sur une référence atomique et la mise en forme de faisceau par une matrice de micro-miroirs, ainsi qu'en techniques de l'ultra-vide et en contrôle d'instrumentation scientifique.

Le candidat ou la candidate devra être titulaire d'un master de physique, avec de bonnes connaissances en physique quantique. Une expérience en manipulation d'optiques et de lasers sera appréciée.

Références:
[1] Ultracold neutral plasmas, T.C. Killian, T. Pattard, T. Pohl, J.M. Rost, Phys. Rep. 449, 77-130 (2007).
[2] Sculpted ultracold neutral plasmas, V.S. Dharodi, M.S. Murillo, Phys. Rev. E 101, 023207 (2020).
[3] Laser cooling of ions in a neutral plasma, T.K. Langin, G.M. Gorman, T.C. Killian, Science 363, 61-64 (2019)

Contexte de travail

Le laboratoire PIIM rassemble des physiciens et physico-chimistes qui étudient les milieux dilués - tels que les gaz, les plasmas et les faisceaux d'ions, d'atomes et/ou de molécules - ainsi que leurs interactions avec la matière et la lumière. Le candidat (H/F) recruté travaillera au sein de l'équipe de recherche CIML (Confinement d'Ions et Manipulation Laser) qui possède une grande expertise dans le domaine du piégeage d'ions par radiofréquence et de la métrologie des fréquences optiques.

L'équipe CIML développe un nouvel axe de recherche sur les plasmas ultra-froids, dans lequel s'inscrit ce sujet de thèse. Ce projet est entièrement financé pour la durée du doctorat et un chercheur post-doctoral sera recruté en janvier 2026 pour travailler sur ce projet.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

• Risque lié aux rayonnements ionisants,
• Risque laser,
• Travail sur écran.