Marcheurs, dualité onde-particule et mémoire de chemin

par Antonin Eddi

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Yves Couder et de Emmanuel Fort.

Soutenue en 2011

à Paris 7 .


  • Résumé

    Une goutte rebondit indéfiniment à la surface d'un bain soumis à une oscillation verticale. A chaque choc, des ondes sont émises sur la surface. Au voisinage de l'instabilité de Faraday, la goutte se couple à ses propres ondes et se met en mouvement spontanément sur la surface : les ondes émises lors des rebonds précédents sont entretenues par la vibration, et la goutte est propulsée car elle rebondit sur une surface inclinée. Le marcheur (l'objet associant la goutte et ses ondes de surface) possède une nature duale, à la fois onde et particule. Envoyé vers un obstacle sous-marin, le marcheur possède une probabilité de passage non nulle. Chaque réalisation est aléatoire et l'on retrouve statistiquement une forme d'effet tunnel. L'écart au seuil de l'instabilité de Faraday contrôle le temps d'amortissement des ondes sur le bain. Associé au mouvement du marcheur, il permet d'introduire la mémoire de chemin, correspondant à la trace laissée par la goutte sur le bain. Cette dernière joue un rôle majeur dans la mise en place d'effets typiquement ondulatoires dans la dynamique des marcheurs. Les conséquences de la mémoire de chemin sont évaluées en appliquant une force transverse sur le marcheur. Les orbites circulaires suivies par le marcheur sont de deux natures selon l'intensité de la mémoire de chemin. Pour une mémoire faible, leurs rayons varient continûment avec le champ excitateur. En revanche, pour une mémoire importante, les rayons de orbites sont discrets. La nature du jeu de niveaux qui se met en place suggère une analogie forte avec la théorie quantique des niveaux de Landau.

  • Titre traduit

    Walkers, wave-particle duality and path-memory


  • Résumé

    A droplet can bounce indefinitely on the surface of a liquid bath subjected to a vertical oscillation. At each bounce, it emits surface waves. In the vicinity of Faraday instability, the droplet couples to its own waves and moves spontaneously on the surface: the waves emitted at previous bounces are almost sustained by the vibration and the droplet moves as it bounces on a slanted surface. The walker (the association of the droplet and its surface wave) has a dual nature, being both wave and particle. Sent towards a submerged obstacle, the walker has a non-zero probability of crossing. Each realization is random and a tunnelling effect is recovered statistically. The distance to the Faraday instability onset gives the characteristic damping time of the waves. Associated to the walker's motion, it introduces the path-memory, corresponding to the track left on the bath by the droplet. This path-memory plays a crucial role in the apparition of typically wave-effects in the dynamics of the walker Applying a force orthogonal to the walker's motion shows the consequences of this path-memory. The circular orbits described by the walker are of two different types depending on the intensity of the memory. For a weak one, the radii evolve continuously with the excitation field. However, for an important memory, the orbits' radii become discrete. The set of levels that appear suggest a strong analogy with the quantum theory of Landau levels.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2011 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Marcheurs, dualité onde-particule et mémoire de chemin

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Informations

  • Détails : 1 vol. (160 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 87 réf.

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