Projet ANR-14-CE26-0032 – LOVE : Localization d'Anderson des ondes vectoriels
Programme : Fondements du numérique (DS0705) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Serguei Skipetrov (Laboratoire de Physique et Modélisation des Milieux Condensés)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public; Laboratoire public; URL Ultrasonics Research Laboratory
Montant : 279527.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : La propagation des ondes classiques, telles que la lumière ou le son, peut être bloquée par le désordre. Ce phénomène est connu sous le nom de la « localisation d'Anderson » et a été d'abord découvert pour les électrons dans les solides désordonnés. La localisation d'Anderson de la lumière et des ondes élastiques en trois dimensions (3D) a été observée récemment. Cependant, la compréhension satisfaisante des résultats expérimentaux ne peut être obtenue en utilisant les approches théoriques développées pour les systèmes électroniques en raison de la nature vectorielle des ondes utilisées dans les expériences. De plus, notre récente étude théorique montre que cet aspect peut être crucial pour l'existence même de la localisation d'Anderson en 3D. Ainsi, l'objectif principal de ce projet est d'étudier le rôle de la polarisation dans les expériences visant à observer la localisation d'Anderson. Nous nous appuierons sur l'expertise complémentaire théorique et expérimentale des quatre équipes partenaires composées des scientifiques reconnus dans le domaine des ondes dans les systèmes désordonnés.
Du point de vue théorique, nous allons nous intéresser à deux questions principales : la localisation d'Anderson, peut-elle être réalisée avec les ondes vectorielles et, en particulier, avec la lumière et les ondes élastiques, et, si oui, ses propriétés, seront-elles différentes de celles connues pour les ondes scalaires ? La réponse à ces questions permettra de mieux comprendre les expériences récentes et d’en proposer de nouvelles. Du point de vue des expériences, nous allons procéder aux études de la diffusion de la lumière dans les vapeurs 3D des atomes froids et de la diffusion des ondes élastiques dans les ensembles désordonnés 3D de billes d'aluminium. L'avantage du premier système est la petite taille de chaque diffuseur (atome) par rapport à la longueur d'onde de la lumière. Un modèle théorique simplifié considérant des diffuseurs ponctuels est donc très bien adapté pour ce système. L'avantage du deuxième système est son aptitude à localiser les vibrations mécaniques (les ondes élastiques) dans certaines gammes de fréquences. Étudier à la fois la lumière et les ondes élastiques dans le cadre du même projet nous permettra de comparer leurs comportements et de démontrer les différences entre eux. L'activité expérimentale liée à la diffusion de la lumière dans les vapeurs d’atomes froids mettra l'accent sur le phénomène de la subradiance et sur son interaction avec la localisation d'Anderson. Il est absolument nécessaire de comprendre la subradiance afin de la distinguer de la localisation d'Anderson. Les expériences avec les ondes élastiques porteront principalement sur le régime critique autour de la transition de localisation d’Anderson et, plus précisément, sur la détermination des exposants critiques de la transition, sur la caractérisation de la structure multifractale des états critiques et la relation entre cette dernière et la probabilité de retour dépendent du temps. Ce travail sera accompagné par des études théoriques s'appuyant sur la méthode des matrices de Green aléatoires et la théorie auto-cohérente diagrammatique. La partie théorique du projet est également pertinente pour les expériences optiques menées dans d'autres groupes (les groupes de Georg Maret à Konstanz et Aristide Dogariu à Orlando).
Ce projet contribuera à établir une interprétation cohérente des expériences dans le domaine de la localisation d'Anderson des ondes classiques. La situation actuelle, dans laquelle chaque nouvelle observation de la localisation d'Anderson de la lumière en 3D est suivie d'un commentaire critique des opposants, n'est pas acceptable et résulte du manque de compréhension théorique du problème. Même si la situation est moins controversée pour les ondes élastiques, certains résultats expérimentaux disponibles ne sont pas en accord avec les théories scalaires existantes. Une théorie vectorielle complète est donc nécessaire.