De la surface au coeur de Jupiter: Modélisation unifiée de la matière condensée aux plasma

par Augustin Blanchet

Projet de thèse en Physique des plasmas

Sous la direction de Gilles Maynard.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Ondes et Matière (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2019 .


  • Résumé

    L'objectif principal de la thèse est de développer un nouveau modèle ab initio quantique d'équation d'état permettant de décrire la matière sur une large gamme de densité et de température Dans un code ab initio quantiques, le nombre d'orbitales nécessaire à la description d'un ensemble d'atomes croit fortement avec la température. C'est pourquoi les calculs ab initio de type Dynamique Moléculaires Quantique (DMQ) sans de fait limités à des températures inférieures à quelques dizaine d'eV. Cependant, à haute température une partie significative des orbitales concerne des électrons libres de haute énergie, faiblement couplés aux ions du plasma. On propose ici une simplification de ces orbitales à haute énergie en remplaçant, au-delà d'une énergie de coupure, le calcul numérique détaillé par une sommation analytique de quasi- onde planes. Cette approche sera mise en oeuvre dans un calcul de la thermodynamique de l'hydrogène dans Jupiter. On partira de la surface où l'hydrogène est moléculaire, ce qui nécessite un traitement en orbitales, au coeur où l'hydrogène est métallique et qui peut se traiter avec des méthodes sans orbitale. Ceci sera réalisé en intégrant cette approche dans le code ouvert Abinit, qui fait référence dans le domaine étudié.

  • Titre traduit

    From the Surface to the Heart of Jupiter: Unified Modeling of Condensed Matter to Plasma


  • Résumé

    The main objective of the thesis is to develop a new model ab initio quantum equation of state to describe the material over a wide range of density and temperature In a quantum ab initio code, the number of orbitals needed to describe a set of atoms strongly increases with temperature. This is why the ab initio calculations of the Quantum Molecular Dynamics (DMQ) type without actually limited to temperatures lower than a few dozen eV. However, at high temperatures a significant part of the orbitals involves high energy free electrons, weakly coupled to the plasma ions. We propose here a simplification of these high-energy orbitals by replacing, beyond a cut-off energy, the numerical computation detailed by an analytic summation of quasi-wave planets. This approach will be implemented in a calculation of the thermodynamics of hydrogen in Jupiter. We will start from the surface where the hydrogen is molecular, which requires treatment in orbitals, in the heart where the hydrogen is metallic and which can be treated with orbital-free methods. This will be achieved by integrating this approach into the open Abinit code, which is referred to in the field under study.