Beyond the typical fluctuations : a journey to the large deviations in the Kardar-Parisi-Zhang growth model

par Alexandre Krajenbrink

Thèse de doctorat en Physique théorique

Sous la direction de Pierre Le Doussal.

Le président du jury était Bernard Derrida.

Le jury était composé de Pierre Le Doussal, Bernard Derrida, Paul Bourgade, Sandrine Péché, Herbert Spohn, Grégory Schehr.

Les rapporteurs étaient Paul Bourgade, Malte Henkel.

  • Titre traduit

    Au delà du typique : un voyage dans les larges déviations du modèle de croissance Kardar-Parisi-Zhang


  • Résumé

    Cette thèse de doctorat porte sur l'étude du modèle de croissance stochastique Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) en 1+1 dimensions et en particulier de l'équation qui le régit. Cette thèse est d'une part destinée à effectuer un état de l'art et dresser un portrait moderne de la recherche des solutions exactes de l'équation KPZ, de leurs propriétés en terme de théorie des grandes déviations et également de leurs applications (en théorie des matrices aléatoires ou en calcul stochastique notamment). D'autre part cette thèse a pour but de formuler un certain nombre de questions ouvertes à l'interface avec la théorie de l'intégrabilité, la théorie des matrices aléatoires et la théorie des gaz de Coulomb.Cette thèse est divisée en trois parties distinctes portant (i) sur les solutions exactes de l'équation KPZ, (ii) sur les solutions à temps court sous la forme d'un principe grandes déviations et (iii) sur les solutions à temps long et leurs extensions aux statistiques linéaires au bord de spectre de matrice aléatoire.Nous présenterons les résultats de cette thèse comprenant notamment (a) une nouvelle solution de l'équation KPZ à tout temps dans un demi-espace, (b) une méthodologie générale pour établir à temps court un principe de grandes déviations pour les solutions de KPZ à partir de leur représentation sous forme de déterminant de Fredholm et (c) une unification de quatre méthodes permettant d'obtenir à temps long un principe de grandes déviations pour les solutions de l'équation KPZ et de manière plus générale d'étudier des statistiques linéaires au bord du spectre de matrices aléatoires.


  • Résumé

    Throughout this Ph.D thesis, we will study the Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) stochastic growth model in 1+1 dimensions and more particularly the equation which governs it. The goal of this thesis is two-fold. Firstly, it aims to review the state of the art and to provide a detailed picture of the search of exact solutions to the KPZ equation, of their properties in terms of large deviations and also of their applications to random matrix theory or stochastic calculus. Secondly, is it intended to express a certain number of open questions at the interface with integrability theory, random matrix theory and Coulomb gas theory.This thesis is divided in three distinct parts related to (i) the exact solutions to the KPZ equation, (ii) the short time solutions expressed by a Large Deviation Principle and the associated rate functions and (iii) the solutions at large time and their extensions to linear statistics at the edge of random matrices.We will present the new results of this thesis including (a) a new solution to the KPZ equation at all times in a half-space, (b) a general methodology to establish at short time a Large Deviation Principle for the solutions to the KPZ equation from their representation in terms of Fredholm determinant and (c) the unification of four methods allowing to obtain at large time a Large Deviation Principle for the solution to the KPZ equation and more generally to investigate linear statistics at the soft edge of random matrices.


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