Séminaires de Physique Statistique

communs au L.P.T. et au L.P.T.M.S.

Séminaires de physique statistique ayant eu lieu au LPT et LPTMS en 2004-2005. 

Jeudi 23 septembre
au LPTMS à 14 heures 
G. Tellez (Universita de los Andes, Bogota, Colombie)

Titre: Charge effective de colloïdes dans des électrolytes asymétriques

Résumé: Dans une première partie nous ferons un exposé pédagogique sur la notion de charge effective ou charge renormalisée d'un colloïde plongé dans un électrolyte. Cette charge effective donne des informations sur le comportement à grande distance du potentiel électrique créé par le colloïde et les microions de l'électrolyte qui l'écrantent, en tenant compte des effets non-linéaires si la charge nue du colloïde est grande.
Dans une deuxième partie nous montrerons quelques résultats récents sur la charge effective de colloïdes lorsqu'ils sont plongés dans des électrolytes asymétriques de charge, c'est-à-dire avec des contre-ions divalents et des co-ions monovalents ou le cas inverse. Nous montrerons que certains effets nouveaux apparaissent qui ne sont pas présents dans le cas d'électrolytes symétriques.
Finalement, nous détaillerons l'étude de colloïdes cylindriques, pour laquelle il existe une solution analytique exacte de l'équation de Poisson-Boltzmann non-linéaire qui s'exprime à l'aide de déterminants de Fredholm. Une analyse de cette solution permet de déterminer la charge effective. On illustrera aussi le phénomène de condensation de contre-ions et nous commenterons sur sa relation avec la charge effective.

Jeudi 30 septembre
au LPT à 14 heures 
T. Rizzo (LPT, ENS)

Titre: On Spin-Glass Complexity

Résumé: The slowing down of spin-glass dynamics at low temperature in mean field models is related to the presence of many metastable states. The logarithm of their number, called the complexity, was computed 25 years ago by Bray and Moore for the Sherrington-Kirkpatrick model. This old computation has been reconsidered recently because of some apparent inconsistencies connected with the violation of the BRST symmetry. These problems have been solved by the discovery that BRST symmetry breaking induces the vanishing of an eigenvalue in the spectrum of the metastable states. I will discuss these results and present the extension of the theory to diluted spin-glass models, a class that includes some classical problem in computer science.

Jeudi 7 octobre
au LPTMS à 14 heures 
N. Cerf (Universite Libre de Bruxelles)

Titre: Proposal for a loophole-free Bell test using homodyne detection

Résumé: The violation of Bell inequalities, disproving the concept of "local realism" and confirming the "non-locality" of quantum mechanics, has been observed in many experiments following the famous work of Alain Aspect et al. So far, however, all these experimental tests suffered from "loopholes" allowing some local realistic explanation of the experimental observations by exploiting either the low detector efficiency or the time-like interval between the detection events.
In this talk, I will report on an experimentally feasible optical setup that potentially allows for a loophole-free Bell test by using highly efficient homodyne detectors. A non-gaussian entangled state of two light beams is generated from a two-mode squeezed vacuum by subtracting a single photon from each mode with the help of two standard single-photon detectors. A Bell violation exceeding 1% is achievable for a 6-dB squeezed light source using single-photon detectors with an efficiency as low as 10%, provided that the homodyning efficiency lies around 95%. Given the recent demonstration of photon subtraction from pulsed single-mode squeezed states, this proposal may lead to the first complete test of Bell violation in a foreseeable future.

Vendredi 15 octobre
au LPTMS à 14 heures 

F. Ritort (Universitat de Barcelona)

Titre: Recovery of RNA folding free-energies from irreversible measurements of mechanical work

Résumé: From DNA to proteins, biomolecules carry out very specialized taks inside the cell. During the past years, because of fast advances experienced by nanotechnologies, it is possible to use single molecule experiments in order to manipulate, influence and follow the tasks performed by individual biomolecules opening the possibility to observe and quantify new phenomena beyond traditional bulk methods. A clue to understand the relevance of these new techniques relies on the smallness of the energies probed that are only few times KT (K being the Boltzmann constant and T the room temperature). In this regime, thermal fluctuations and large deviations from the average behavior are extremely important, paving the way to understand the thermodynamic behavior of small systems in a regime where standard thermodynamics may not be enough to describe and account for all observed processes. Optical tweezers are currently recognized as one of the best tools to explore the range of forces (1-100pN) relevant for most biomolecular processes. Single molecule force measurements using optical tweezers can be used to determine the mechanical work done upon a biomolecule during the unfolding process. If the process is quasistatic, then this work is equal to the free-energy change between the initial and final states, providing a method to determine free energies. However, high energy barriers usually impede the possibility to pull a biomolecule quasistatically. Therefore other methods are required to recover free-energies from non-equilibrium measurements. In this talk I will report on new experimental results that test the validity of the Crooks fluctuation theorem and show this can be succesfully applied to recover free energies of RNA motifs, beyond what current bulk measurements can provide.

Jeudi 21 octobre
au LPT à 14 heures 
B. Deloche (LPS, Orsay)

Titre: Quelques aspects de la dynamique dans des films minces de polymères

Résumé: On s'intéressera plus particulièrement au cas des films constitués d'un polymère fondu (polydimethylsiloxane, Tg = - 120°C) confiné entre l'air et une surface solide mouillante. Des approches standards de RMN démontrent que la dynamique locale est anisotrope : les segments des chaînes polymères présentent des fluctuations de symétrie uniaxe, autour de la normale au substrat. Cet ordre local est bien défini, par opposition à d'autres types de films comme des films de polymères greffés, en régime "brosse".
L'effet de la variation d'épaisseur du film (entre 4 et 400 nm) montre que la dynamique uniaxe observée est controlée par la diffusion rapide des segments entre les deux interfaces du film. La dépendance obtenue pour le coefficient de diffusion D(N) en fonction de la dimension N des chaînes est discutée.

Jeudi 4 novembre
au LPTMS à 14 heures 
V. Loreto (Rome)

Titre: Self-Organizing Communication in Language Games

Résumé: In this talk I will discuss the problem of the emergence of a system of communication conventions shared by a population of agents. Since in principle the agents can be embodied (humans or robots) or virtual, the implications range from linguistics to applications for artificial and distributed systems. Starting from a set of recent experiments performed with robots (The Talking Heads experiment) I will discuss several models of incresing complexity where a population of agents performs language games in order to negotiate a set of associations between forms and meanings. These models reproduce the self-organizing character of the phenomenon and provide with a framework suitable for analytical approaches and the extension to more complex and realistic situations.

Jeudi 18 novembre GDR "Phénomènes hors équilibre", à l'ENS les jeudi 18 et vendredi 19 novembre.
Mercredi 24 novembre
au LPTMS à 14 heures 
K. Biljacovic (Institute of physics, Zagreb, Croatia)

Titre: New landscape of density wave systems: DW glasses

Résumé: Low-T properties of charge (CDW) and spin (SDW) density wave systems exhibit well-known universal features of glasses, yet with some specific differences. They are discussed in the light of the glass transition (GT) found recently in both DW systems with Tg~TDW/45. We see GT as the liquid-like to solid-like transition on the level of the DW superstructure, which should be a generic feature of all DW systems. Freezing is naturally generated by the screening effects and it occurs when there is not enough free carriers to screen efficiently the local phase deformations. Contrary to the structural glasses with characteristic nm scales, DW glass, with a characteristic scale of the order of the phase coherence length, is a large scale (mesoscopic) glass. A large set of DW low-T thermodynamic, dielectric and magnetic properties will be presented which gives insight to the remaining degrees of freedom topological or plastic deformations such as solitons (domain walls) and their complex dynamics. As the DW phase space is esentially created through pinning, the modifications of the potential landscape reflect changes in pinning properties. This might bring a completely new light to the problem of pinning in the DW field. Hopefully these new results will stimulate anew the theoretical activity devoted to DW, but also give a nice playground for the new approaches to the GT in general based on the phase space landscape.

Jeudi 2 décembre
au LPT à 14 heures 
T. Emig (Cologne, Allemagne)

Titre: Casimir Forces and Geometry

Résumé: Casimir forces are regarded as one of the most striking manifestations of quantum fluctuations. Due to their topological nature, their strength can be controlled by tailoring the shapes of the interacting bodies. Recently, there was a resurgence of experiments on Casimir forces, showing also their profound effect on micro- and nanostructures. Their thermal analog plays an important role in a plethora of systems like, e.g., superfluids.
Even more than five decades after Casimir's seminal discovery, there are almost no general results available on Casimir interactions for geometries beyond the classic case of two parallel plates. The main reasons for that are due to the non-pairwise-additivity of fluctuation induced forces and problem to obtain analytic knowledge of the photon spectrum in general. The latter issue is directly related to the problem of chaotic quantum billiards. For Casimir forces approximative methods are known but their applicability is restricted to rather simple geometries or limits. In this talk, I shall present a brief introduction to fluctuation induced forces, followed by a path integral based approach to the problem along with an overview over recent experimental achievements. A novel trace formula is presented which yields the relevant information on the spectrum of the Helmholtz equation in arbitrary geometries. Perturbative and numerical implementations of this formula shall be demonstrated together with a comparison of the results to existing approximations and experiments. It will be also shown how the results can be extended to arbitrary dielectric materials and to finite temperature.

Mercredi 15 décembre
au LPT à 11 heures 

C. Appert (LPS, ENS, Paris)

Titre: Temps de réaction et théorie de la paroi solide dans le modèle ASEP

Résumé: Le modèle ASEP (Asymmetric Simple Exclusion Process) est un modèle très simple de transport, qui sert d'archétype pour les systèmes hors-équilibre. Son état stationnaire est très bien connu. Nous présenterons une théorie phénoménologique dite de paroi de domaine, qui permet d'étudier également les états non-stationnaires. Nous avons réalisé des tests de la théorie en mesurant les fluctuations du nombre total de particules, ou les temps de relaxation dominants. Ce dernier calcul a necessité l'emploi de la méthode DMRG (Density Matrix Renormalization Group) qui permet de calculer les valeurs propres de très grosses matrices. Dans un second temps, nous introduirons une variante du modèle, qui rajoute un temps de réaction. Cette modification conduit à l'émergence de la métastabilite dans le système. Elle se traduit par une nouvelle structure en bandes du diagramme spatio-temporel.

Jeudi 6 janvier
au LPTMS à 14 heures 
J. Barré (Los Alamos)

Titre: Percolation de la rigidité et ``phase intermédiaire'' dans les réseaux aléatoires

Résumé: La théorie de la rigidité étudie la transition d'un réseau d'une phase déformable à une phase rigide, lorsque la densité de liens du réseau augmente. Cette théorie a été appliquée avec succès à partir des années 80 à certains composés vitreux. Récemment, des expériences plus précises ont identifié une ``phase intermédiaire'', entre les habituelles phases déformables et rigides, posant de nouvelles questions théoriques.
Au cours de ce séminaire, je montrerai comment les méthodes de la physique statistique des systèmes désordonnés peuvent être utilisées pour étudier la transition de rigidité, et je présenterai un modèle simple qui permet de caractériser analytiquement la phase intermédiaire.

Jeudi 13 janvier
au LPT à 14 heures 
S. Aumaître

Titre: Fluctuations dans des systèmes dissipatifs hors-équilibre

Résumé: A l'équilibre, le comportement de grandeurs intégrées sur tout le volume du système est bien connu et leurs fluctuations sont bien décrites à la limite thermodynamique. Mais pour l'heure, il n'existe pas de conclusions aussi générales pour des systèmes dissipatifs maintenus dans un état stationnaire hors-équilibre. Nous présenterons donc des résultats, tant expérimentaux que numériques, obtenus dans ce domaine en considérant les fluctuations temporelles de grandeurs globales telles que le flux de chaleur en convection turbulente ou l'énergie cinétique et la puissance injectée dans un gaz de particules inélastiques. Pour chacun de ces exemples, nous proposerons différentes méthodes d'analyse permettant de caractériser ces fluctuations. Nous nous attacherons particulièrement à souligner les propriétés statistiques robustes indépendamment du système considéré.

Jeudi 20 janvier
au LPTMS à 14 heures 
C. Nore (LIMSI, Orsay)

Titre: Instabilités tridimensionnelles de l'écoulement de von Kármán

Résumé: L'écoulement produit dans une cavité cylindrique par l'entraînement de deux disques en rotation a été le sujet d'études théoriques, expérimentales et numériques exhaustives depuis Batchelor [1] et a été baptisé écoulement de von Kármán par Zandbergen et Dijkstra [2]. Parmi ces écoulements, celui engendré par deux disques en contra-rotation avec une paroi latérale immobile a permis d'atteindre des nombres de Reynolds de l'ordre de 10^7, voisins des expériences de turbulence de grille. Or, la route vers le chaos de cet écoulement turbulent n'a pas été précédemment étudiée.
Nous avons choisi le rapport d'aspect tel que la hauteur du cylindre soit égale au diamètre. Le paramètre de bifurcation est alors le nombre de Reynolds Re construit avec la vitesse de rotation des disques, leur rayon et la viscosité cinématique du fluide. Nous avons d'abord réalisé une étude de la stabilité linéaire de l'état de base axisymétrique afin de déterminer les valeurs critiques du nombre de Reynolds pour la bifurcation primaire. Nous avons calculé les états stables successivement rencontrés par l'écoulement en fonction de Re : des états stationnaires correspondant au mode azimutal m=1 (dénotés M), des ondes tournantes (TW), des cycles hétéroclines (Het) et des états stationnaires correspondant à m=2 (P). Les solutions les plus exotiques de ce système sont les ondes tournantes et les cycles hétéroclines [3]. Ces derniers correspondent dans notre cas à une oscillation périodique entre deux états m=2 reliés par une rotation de pi/2.
Nous avons ensuite effectué des mesures expérimentales dans cette configuration en faisant varier le rapport d'aspect [4]. Nous avons retrouvé les résultats numériques et identifié des cycles hétéroclines différents. Cette expérience est la 3e au niveau international mettant en évidence des cycles hétéroclines [5].
[1] Batchelor G.K. 1951, Q. J. Mech. Appl. Math. 4, 29--41.
[2] Zandbergen P. J., Dijkstra D. 1987, Ann. Rev. Fluid Mech. 19, 465--491.
[3] Nore C., Tuckerman L.S., Daube O., Xin S. 2003, J. Fluid Mech. 477, 51--88.
[4] C. Nore, M. Tartar, O. Daube, L.S. Tuckerman, 2004, J. Fluid Mech. 511, 45--65.
[5] C. Nore, F. Moisy, L. Quartier, 2004, soumis à Physics of Fluids.

Jeudi 27 janvier
Vendredi 28 janvier
Journées de physique statistique
Jeudi 3 février
au LPTMS à 14 heures 
R. Santachiara (Instituut voor Theoretische Fysica, Universiteit van Amsterdam)

Titre: Supersymétrie (étendue) en matière condensée.

Résumé: L'étude de modèles supersymétriques a permis d'obtenir des résultats importants dans différents domaines, de la mécanique quantique à la physique statistique. Néanmoins, les possibilités de cette approche restent sous-estimées dans la matière condensée.
Dans une première partie nous introduisons les aspects fondamentaux des modèles supersymétriques et nous illustrons quelques résultats. Dans une deuxième partie nous présenterons un travail récent qui porte sur l'étude des modèles où d'autres symétries s'ajoutent à la supersymétrie. En particulier, nous avons défini un modèle fermionique avec spin 1/2 qui réalise sur réseau une supersymétrie étendue, dite supersymétrie N=4.

Jeudi 10 février
au LPTMS à 14 heures 
D. Long (LPS, Orsay)

Titre: Vieillissement et rajeunissement dans les liquides de van der Waals: un modèle microscopique

Résumé: Il a été montré au cours des dix dernières années que la dynamique est fortement hétérogène à l'approche de la transition vitreuse. La taille typique de ces hétérogénéités est de 2 à 4 nm dans les liquides de van der Waals, et la distribution des temps de relaxation couvre plus de 4 décades près de Tg. Nous avons proposé récemment un modèle selon lequel les hétérogénéités dynamiques sont associées aux fluctuations de densité du liquide, ce qui nous a permis d'expliquer l'échelle des hétérogénéités, la largeur de la distribution des temps de relaxation, ainsi que les décalage de température de transition vitreuse mesurées dans le cas de films fins. Nous proposons ici une extension de ce modèle permettant de décrire l'état et l'évolution du système hors de l'équilibre, et qui permet de décrire le vieillissement des liquides de van der Waals. Nous décrivons le vieillissement comme la relaxation des fluctuations de densité vers la distribution d'équilibre. Nos équations dynamiques nous permettent de calculer l'évolution du spectre de temps de relaxation après par exemple une chute de température (vieillissement) ou bien une hausse de température (réjuvénation), ou bien après des sauts de pression. Ce modèle permet d'expliquer de façon cohérente les aspects expérimentaux connus suivants: 1)la dynamique d'un liquide à l'équilibre n'est pas fonction uniquement de la densité moyenne, mais de la densité et de la température. 2) Le vieillissement a lieu sur des échelles de temps beaucoup plus longues que celles requises pour l'effacer en réchauffant. 3) les variations de volume après une réchauffe peuvent être non monotones, selon l'histoire de l'échantillon (effet Kovacs). Nos prédictions pourraient être testées, par exemple, par relaxation diélectrique.

Jeudi 17 février
au LPT à 14 heures 
M. Mueller (Department of Physics and Astronomy, Rutgers)

Titre: La transition vitreuse et les effets de mémoire dans les verres d'électrons

Résumé: Les verres de Coulomb sont des isolants d'Anderson dont les électrons localisés sont fortement corrélés à cause de leurs interactions non-écrantées. Ces interactions mènent à une transition vitreuse à température finie qui se manifeste par des phénomènes de vieillissment ainsi que par la mémoire à longue durée qu'un échantillon garde de son état de préparation initial.
Je présenterai une théorie de champ moyen qui permet de prédire les propriétés de la transition vitreuse et de relier l'apparition de modes de relaxation lente et le pseudogap dans la densité d'états à  la marginalité de l'état vitreux. Cela ouvre une nouvelle perspective sur la théorie de la conductivité activée d'Efros et Shklovskii. Pour les effets de mémoire, je développerai une théorie quantitative dont les prédictions sont en bon accord avec les expériences.

Jeudi 24 février
au LPT à 14 heures 
E. Bertin (Département de physique théorique, Université de Genève)

Titre: Température dans les systèmes hors d'équilibre avec énergie conservée.

Résumé: L'existence et la définition de paramètres thermodynamiques comme la température dans les systèmes hors d'équilibre reste une question encore largement ouverte. En régime de vieillissement, les relations de fluctuation-dissipation semblent donner une bonne définition de la température, mais la situation est moins claire pour les systèmes non vitreux hors d'équilibre. Pour discuter ce point, nous étudions l'état stationnaire d'un modèle sur réseau qui décrit la redistribution locale d'une "énergie" globalement conservée. Ce modèle, de dimension finie, permet d'aller au-delà des calculs de type champ moyen et de discuter la pertinence de deux définitions conduisant à des températures distinctes, l'une généralisant la température microcanonique d'équilibre, et l'autre issue des relations de fluctuation-dissipation. En outre, une procédure de renormalisation numérique suggère que le comportement macroscopique de ces modèles est décrit par deux paramètres, la température et un paramètre quantifiant l'écart à l'équilibre.

Jeudi 17 mars
au LPT à 14 heures 
D. Panja (Institute for Theoretical Physics, Utrecht)

Titre : A Hitchhiker's View of Fluctuating Fronts

Résumé : Propagating fronts are seen in varieties of non-equilibrium pattern forming systems in Physics, Chemistry and Biology. In the last two decades, many researchers have contributed to the understanding of the underlying dynamics of the propagating fronts. Of these, the deterministic and mean-field dynamics of the fronts were mostly understood in late 1980s and 1990s. On the other hand, although the earliest work on the effects of fluctuations on propagating fronts dates back to early 1980s, the subject of fluctuating fronts did not reach its adolescence until the mid 1990s.
From there onwards the last few years witnessed a surge in activities in the effects of fluctuations on propagating fronts. Scores of papers have been written on this subject since then, contributing to a signifcant maturity of our understanding, and only recently a full picture of fluctuating fronts has emerged. In this talk, I will provide an overview of the important results on fluctuating (propagating) fronts. The aim of this talk will be to map out this subject to a broader audience. It will be based on the following review article: Phys. Rep. 393, 87 (2004).

Jeudi 24 mars
au LPTMS à 14 heures 
F. Liers (University of Koeln)

Titre : Studying Spin Glasses Via Combinatorial Optimization

Résumé : Despite efforts spanning over two decades, the physics of finite dimensional spin glasses is not yet fully understood. One approach to gain understanding is to interpret numerically generated ground-state data. To date, ground states have been computed mainly via heuristic algorithms. Since the end of the eighties we know that ground states of Ising spin glasses can be determined exactly with methods from combinatorial optimization.
The talk consists of two parts: First I will review combinatorial optimization and explain how today's exact algorithms work, covering in particular some recent algorithmic developments. Then I will present some physics studies we have performed with the algorithm.

Mercredi 30 mars
au LPT à 14 heures 

J. L. Lebowitz (Rutgers & IHES)

Titre: Particle Distributions with Specified Low Order Correlations.

Résumé: I will describe some results and many open problems concerning the existence and properties of translation invariant point processes in d-dimensions with specified one and two particle densities. Of special interest are specifications that correspond to superhomogeneous processes in which particle number variances grow slower than the volume. These problems arise in statistical mechanics as well as in other areas such as queuing theory, neural spike trains and cosmology.

Jeudi 7 avril
au LPT à 14 heures 
F. Alet (SPhT, CEA, Saclay)

Titre : Dimères classiques en interaction

Résumé : Nous introduisons un modèle simple de dimères sur le réseau carré avec interaction entre dimères parallèles plus proches voisins. Ce modèle peut être vu comme la limite classique des modèles de Dimères Quantiques (Rokshar et Kivelson, 1988). À l'aide de calculs Matrice de Transfert et Monte Carlo, nous montrons que ce système présente une transition de type Kosterlitz-Thouless séparant une phase basse température où les dimères sont alignés en colonne d'une phase haute température critique avec des exposants variant continûment. Ceci est compris en construisant le gaz de Coulomb correspondant, dont nous calculons numériquement la constante de couplage. Nous discuterons enfin de travaux en cours sur la version 3d de ce modèle.

Jeudi 14 avril
au LPTMS à 14 heures 
U. Smilansky (Physics of Complex Systems, Weizmann Institute)

Titre : Can one count the shape of a drum?

Résumé : We consider the Laplace-Baltrami operator on various manifolds, and count the number of nodal domains $\nu_n$ of its eigenfunctions. Ordered by increasing eigenvalues, this sequence contains information on the geometry (shape of the boundary, metric) of the manifold. Moreover, we shall discuss isospectral (but non isometric) manifolds, and show that the corresponding nodal sequences can be used to distinguish between them.

Jeudi 21 avril
au LPTMS à 14 heures 
C. Toninelli (LPT, ENS, Paris)

Titre : A new class of lattice models with an ideal glass-jamming transition

Résumé : After reviewing the behaviour of some existing kinetically constrained models and their relation with the dynamics of glass forming liquids, we will introduce a new class of models. For the latter we will prove that a dynamical ergodicity breaking transition occurs due to the appearance of an infinite spanning cluster of blocked particles. We will show that such transition, which occurs on short-range finite dimensional models without disorder, has the mixed first order/critical behaviour of an ideal glass transition.

Jeudi 28 avril
au LPT à 14 heures 
Bérengère Abou (Matière et Systèmes Complexes, Jussieu)

Titre: Relation fluctuation-dissipation dans un verre colloïdal

  Un système vitreux présente des processus de relaxation extrêmement lents devant l'échelle de temps d'observation. Le système "observé" est ainsi hors-équilibre. Récemment, de nombreux efforts ont été déployés afin d'étendre les outils de la physique statistique - en particulier les relations fluctuation-dissipation - au cas des systèmes hors-équilibre. À l'équilibre, ces relations fluctuation-dissipation décrivent le comportement d'un système en reliant, par le biais de sa température, les fonctions d'autocorrélation du système à ses fonctions réponse. Hors-équilibre, même si l'on ne peut pas à priori définir la température du système, on peut toujours mesurer indépendamment les parties fluctuation et dissipation.
  On réalise simultanément les deux expériences suivantes, pour un âge donné du verre : on mesure d'une part les fluctuations de position d'une bille micrométrique immergée dans le verre, et d'autre part la fonction réponse de cette bille à une force appliquée à l'aide d'une pince optique. Dans un système à l'équilibre, ces deux mesures conduiraient à la température du bain, selon la relation d'Einstein qui est un cas particulier du théorème de fluctuation-dissipation. En revanche, dans le verre colloïdal, nous mesurons des déviations à la relation d'Einstein. Nous avons montré qu'on pouvait relier ces déviations aux temps microscopiques de relaxation du système, mesurés en diffusion de lumière.

Jeudi 12 mai
au LPTMS à 14 heures 
Alexander Hartmann (Institut für Theoretische Physik, Göttingen)

Titre: Domain walls, droplets and barriers in two-dimensional spin glasses

  Spin glasses are prototypical models studied in statistical physics of disordered systems and and for the application of optimization algorithms from computer science. Although being studied extensively, many questions about spin glasses still remain open.
  Two-dimensional spin glasses with nearest neighbor interactions are simpler than three-dimensional systems, because they do not exhibit an ordered spin-glass phase at nonzero temperature. They are believed to be described by a rather simple droplet theory.
  Here ground states and excited states of 2d Ising spin glasses are studied numerically using so called "matching algorithms". In this way large system sizes up to 500x500 spins can be treated. In particular we study the behavior of excitations like domain-walls and droplets, which can be generated by suitable modifications of the algorithm. The main finding is that, for a Gaussian disorder, all different types of excitations are described by the same exponent theta=-0.282, as predicted by the droplet theory. This is in contrast to earlier results, where only smaller sizes could be studied.
  Furthermore, the energetic barriers when going from one configuration to another are studied by another extension of the matching algorithm. It is found that the barrier height scales algebraically with the system size with an independent exponent psi. Using the given algorithms, bounds 0.25   Also, results for the 2d +-J random bond model are shown, in particular the behavior around the ferromagnet/spin-glass transition is studied.

Jeudi 19 mai
au LPT à 14 heures 
Stephan Mertens (Institut für Theoretische Physik, Magdeburg)

Titre: The Manufacturing of Randomness. Science or Magic?

  The Monte Carlo method is a powerful instrument to analyze complex systems. It has become a standard tool in almost all fields of science ranging from high energy physics to sociology. Its overall success conceals that the whole method is based on shaky grounds: our ability to generate random numbers. In this talk I will review one of the most spectacular failures of the Monte Carlo method in statistical mechanics, the "Ferrenberg affair" from 1992, and how it has been resolved more than 10 years later. This and other disasters teach us that the manufacturing of randomness needs to be promoted from black art to transparent science.

Jeudi 2 juin
au LPTMS à 14 heures 
Andrea Montanari (LPT, ENS)

Titre: Information Flow on Trees and the Glass Transition

  How much information can be transmitted through a noisy tree-like network? This question is relevant for domains as diverse as phylogeny and the theory of Gibbs measures on infinite trees. I will review the (large) existing literature and show a new surprising relation to the mean-field glass transition. Several new results (both rigorous and heuristic) are inspired by this connection.

Jeudi 9 juin
au LPT à 14 heures 
Matthieu Wyart (SPEC, CEA Saclay)

Titre: Nature des modes mous dans les milieux amorphes mal connectés.

  Il y a quelque chose de mystérieux et d'universel dans les propriétés vibratoires des solides amorphes. En comparaison avec le cristal, ces systèmes présentent un large excès de modes lents, appellé le "pic boson" dans la littérature des verres. On s'attend à ce que ces modes affectent certaines propriétés des milieux amorphes, tel le transport de la chaleur, du son, ou encore la propagation microscopiques des forces. De plus, l'accumulation de modes basse fréquence suggère la proximité d'une transition vers un état fluide. Néanmoins, on sait très peu de chose sur la nature de ces modes. Récemment, des simulations ont révélé des systèmes avec des propriétés vibratoires dramatiquement différentes des solides conventionnels. Il s'agit de particules répulsives, à courte portée, près de leur transition de "jamming" à température nulle, où la pression p s'annule. Plusieurs propriétés remarquables apparaissent: (i) à la transition, la densité d'état à basse fréquence varie comme une constante plutôt que d'une manière quadratique (ii) quand la pression augmente, ce plateau disparaît en dessous d'une fréquence w* qui scale avec p (iii) certaines caractéristiques de la structure microscopique, comme la coordination, ont des propriétés de scaling non triviales. On explique ces différents résultats. L'argument élucide la nature de ces modes lents en excès, et introduit une longueur qui diverge à la transition, en deça de laquelle de tels systèmes se comportent très différemment d'un milieu élastique continu. On discute de la généralisation de ces idées aux autres types d'interactions.

Jeudi 16 juin
au LPTMS à 14 heures 
Chandan Dasgupta (Indian Institute of Science, Bangalore)

Titre: Density functional theory of hard-sphere glasses

  The free-energy landscape of dense hard-sphere systems is explored using a model free energy functional. Local minima of the free energy are obtained using a Gaussian approximation for the density profile and also from direct numerical minimization. For monodisperse systems, both methods show the existence of glassy (inhomogeneous but aperiodic) local minima at sufficiently high densities. The degree of localization of the particles at a glassy minimum exhibits large spatial variations, similar to the "dynamical heterogeneity" observed in simulations. Comparisons with simulation results suggest that the density distribution at a glassy minimum represents a short-time average of the local density. For polydisperse systems, we find that crystallization does not occur if the polydispersity exceeds a critical value. The glassy state is found to have the lowest free energy at high densities for polydispersities higher than this critical value. Our results, thus, suggest the existence of a thermodynamically stable glassy state at high density and large polydispersity.

Vendredi 17 juin
au LPTMS à 11 heures 

Johannes Berg (Institut für theoretische Physik, Köln)

Titre : Graph alignment and biological networks

  Interaction networks are of central importance to postgenomic molecular biology, with increasing amounts of data becoming available by high-throughput methods. Examples are gene regulatory networks or protein interaction maps. The main challenge in the analysis of these data is to link network properties with biological function.
  In this talk two methods for the analysis of biological networks are presented, termed local and global graph alignment. Both methods have conceptual analogies in the alignment of sequences and rest on statistical models of networks to quantify deviations from randomness. Local graph alignment is used to identify patterns occurring repeatedly at different positions in a network. These so-called network motifs have recently been identified as basic modules of molecular information processing, implementing simple computations, such as filtering, on a molecular level. Global graph alignment, on the other hand, associates nodes in networks of different species in order to identify topologically similarities.

Jeudi 23 juin
au LPT
Haijun Zhou (Max-Planck-Institute of Colloids and Interfaces, Potsdam )

Titre: Long range frustration in finite-connectivity spin glasses

  In a spin glass system on a random graph, some vertices have their spins changing among different configurations of a ground--state domain. Such vertices are regarded as unfrozen vertices. Long range frustrations may exist among these unfrozen vertices in the sense that certain combinations of spin values for these vertices may never appear in any configuration of this domain. I present a mean field theory to tackle such long range frustrations and apply it to the NP-hard minimum vertex cover (hard-core gas condensation) problem as well as the random satisfiability problem. Possible extensions of the present approach will also be discussed.

Vendredi 1er juillet
au SPhT (CEA Saclay)
à 14 heures 

Carlos Bolech (DPMC, Genève)

Titre : Non-Fermi liquid fixed points in quantum impurity models: non-perturbative approaches

  Four decades ago, the work of the Japanese physicist Jun Kondo was the beginning of intense theoretical studies of the effects of impurities in metals. A problem that found later many ramifications, -in applications to heavy fermions, mesoscopics, etc.-, and constitutes one of the current paradigms of strongly-correlated many-body physics. I will present the Kondo and Anderson models and their multi-channel generalizations; giving a discussion of the different non-perturbative approaches used to study their non-trivial infrared fixed points.
  I will put the emphasis on the case of multi-channel impurities. In particular, I will give a summarized account of our most recent results for the multi-channel Anderson model. We studied the full crossovers of different thermodynamic quantities, and we have shown that the low-energy physics of this model is governed by a line of fixed points. This describes non-Fermi liquid behavior in the integral valence regime, associated with moment formation, as well as in the mixed valence regime, where no moment forms. I will briefly point out the relevance of these results for the theory of certain uranium heavy fermion compounds like UBe$_{13}$.

Mercredi 6 juillet
au LPT
à 11 heures  

Jean Farago (LCP, Orsay)

Titre : Fluctuations de grandeurs globales et états stationnaires dissipatifs

  Les fonctions de grande déviation se sont révélées des outils efficaces pour étudier les états stationnaires hors équilibre des systèmes dont la dynamique interne est conservative. Pour des systèmes à dynamique dissipative (granulaires vibrés, turbulence hydrodynamique, etc...), la notion d'états stationnaires hors équilibre existe également, bien que la nature de ces états stationnaires soit complètement différente. Je montrerai sur divers exemples exactement solubles comment une analyse en termes de fonctions de grande déviation peut être menée, et ce qu'elle nous apprend des fluctuations d'un système tiré hors de l'équilibre. Je discuterai la pertinence du théorème de fluctuation dans un contexte dissipatif.


Séminaires au LPTMS

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