ATOMES et LUMIERE

DANS DES MILIEUX DENSES ET COMPLEXES
Équipes de RechercheMembres permanents
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Les travaux expérimentaux et théoriques de cet axe vont de l’étude des phases gazeuse, liquide et solide de l’hélium par des techniques optiques ou RMN, à l’étude des effets cohérents, de la propagation et du contrôle de la lumière en milieux désordonnés.

Equipes de Recherche

Hélium polarisé, Solides et fluides quantiques

L’équipe «Hélium polarisé, solides et fluides quantiques» mène des travaux expérimentaux qui portent sur l’hélium dans tous ses états, et sur les deux isotopes. D’une part,  l’hélium fournit une vaste gamme de systèmes modèles remarquables, en particulier à basse température, avec des solides et fluides quantiques bosoniques (pour l’hélium 4) ou fermioniques (pour l’hélium3 ou les mélanges isotopiques). Cet hélium solide ou liquide est alors le milieu dense qui est lui-même l’objet de recherches. D’autre part, lorsqu’ils sont polarisés nucléairement, les atomes d’hélium 3 sont des sondes remarquablement sensibles à leur environnement. Ils sont ainsi utilisés pour l’étude de systèmes classiques complexes tels que des plasmas gazeux dans des conditions très diverses, des liquides très fortement aimantés, et des systèmes poreux aussi différents que des aérogels à la structure fractale ou les espaces aériens pulmonaires.

Au niveau théorique, dans le prolongement des travaux fondateurs relatifs à l’étude des fluides quantiques dilués (en particulier, des corrélations influençant à basse température les propriétés de l’hélium 3 polarisé gazeux), l’équipe poursuit des études avancées sur des phénomènes quantiques liés aux effets collectifs dans une grande variété de situations et de systèmes physiques.

Imagerie optique et application aux milieux diffusants et biologiques

L’équipe «Imagerie optique et applications aux milieux diffusants et biologiques» s’intéresse au contrôle du front d’onde de la lumière dans les milieux complexes. La propagation de la lumière dans de tels milieux est complexe à décrire, mais riche d’applications potentielles. Elle pose aussi des questions fondamentales liées en particulier à la localisation de la lumière ou à l’interaction lumière-matière. Par ailleurs, c’est un problème majeur pour la biologie où l’imagerie optique des tissus est limitée en profondeur par la diffusion de la lumière. Les recherches de l’équipe visent en premier lieu à utiliser la manipulation spatiale et temporelle de la lumière pour l’imagerie et la manipulation de nano-objets en milieux diffusants, mais d’autres thématiques sont également explorées, comme le contrôle d’états non-classiques de la lumière en milieu complexe, ou encore la compréhension de nouveaux phénomènes de physique mésoscopique des photons en milieux complexes.

Membres Permanents

Hélium polarisé, Solides et fluides quantiques

Permanents : Jules Grucker, Philippe Jacquier, Franck Laloë, Pierre-Jean Nacher, Geneviève Tastevin

Imagerie optique et application aux milieux diffusants et biologiques

Permanent : Sylvain Gigan