Post on 21-Sep-2020
Ondes en Milieu ComplexeOndes en Milieu Complexe
Bart van TiggelenBart van TiggelenLaboratoire de Physique et Modélisation des Milieux Laboratoire de Physique et Modélisation des Milieux
CondensésCondensésCNRS/Université Joseph FourierCNRS/Université Joseph Fourier
GrenobleGrenoble
UMR 5493UMR 5493 GDR 2253GDR 2253
Band Gap Materialsopening and control of gap?
Strongly Disordered MediaAnderson Localization?
Cold Atomic GazesMesoscopic
quantum light scattering?
Left-Handed MaterialsSuper-lenses?
Random Laser/NL DisorderOrigin of Feedback?
Instability?
Bose-Einstein CondensateWhat scatters from what?
Acoustic (random) laserTime-resolved inversion?
Novel Media
Magnetic Fields/VorticesPhoton Hall Effect?Acoustic AB effect?
Liquid CrystalsAnisotropic Diffusion?
Chiral (Random) MediaPolarization?
Chiral Band Gaps
Non-spherical ParticlesRelevance to Aerosols,
Interstellar dust?
Chaotic mediaHeisenberg time?
"Quantum" chaos?
Magneto-Chiral MediaOrigin of life &
chirality ?
Broken Symmetry
Biological TissueSmart Medical Imaging?
Planetary AtmospheresCoherent Backscattering?
The EarthImaging without source?
?
Granular media?Scattering mechanism?
VacuumDiverging energy?
Momentum transfer?
The UniverseScattering of
Gravitational Waves?
New York CityCommunication by Portable
Telephone?
Natural Media
Waves in Complex Media
Band Gap Materialsopening and control of gap?
Strongly Disordered MediaAnderson Localization?
Cold Atomic GazesMesoscopic
quantum light scattering?
Left-Handed MaterialsSuper-lenses?
Random Laser/NL DisorderOrigin of Feedback?
Instability?
Bose-Einstein CondensateWhat scatters from what?
Acoustic (random) laserTime-resolved inversion?
Novel Media
Magnetic Fields/VorticesPhoton Hall Effect?Acoustic AB effect?
Liquid CrystalsAnisotropic Diffusion?
Chiral (Random) MediaPolarization?
Chiral Band Gaps
Non-spherical ParticlesRelevance to Aerosols,
Interstellar dust?
Chaotic mediaHeisenberg time?
"Quantum" chaos?
Magneto-Chiral MediaOrigin of life &
chirality ?
Broken Symmetry
Biological TissueSmart Medical Imaging?
Planetary AtmospheresCoherent Backscattering?
The EarthImaging without source?
?
Granular media?Scattering mechanism?
VacuumDiverging energy?
Momentum transfer?
The UniverseScattering of
Gravitational Waves?
New York CityCommunication by Portable
Telephone?
Natural Media
Waves in Complex Media
Les nouveaux matériaux: les cristaux «Les nouveaux matériaux: les cristaux « photoniquesphotoniques »»2 µm2 µm
Willem VosWillem Vos
ℓℓ
Les semiLes semi--conducteurs optiquesconducteurs optiques
BandeBandeinterditeinterdite
Guider les photonsGuider les photons
Les nouveaux matériaux: les cristaux «Les nouveaux matériaux: les cristaux « phononiquesphononiques »»
Materials Science Institute de Madrid
Les nouveaux matériaux: les matériaux «Les nouveaux matériaux: les matériaux « gauchersgauchers »»
Réfraction Réfraction négativenégative
John John PendryPendry (2001)(2001)
lentille lentille parfaiteparfaite
Les nouveaux matériaux: les atomes Les nouveaux matériaux: les atomes ultrafroidsultrafroids
photonphoton
Gaz piégé de RbGaz piégé de Rb8585Température T = 0,0001 K (v=15 cm/s)Température T = 0,0001 K (v=15 cm/s)Libre parcours moyen ℓ = 0.3 mmLibre parcours moyen ℓ = 0.3 mm10101010 atomesatomes
5 mm5 mm
ℓℓ ℓℓ
µm8.0=λ
LabeyrieLabeyrie, , MiniaturaMiniatura, Kaiser (Nice, 2002)), Kaiser (Nice, 2002))
Mouvement Brownien des photonsMouvement Brownien des photons
lEvDttr
31
2
6)(
=→ 000003.0........ cvE =
Les nouveaux matériaux:Les nouveaux matériaux:le brouillard le plus épais au mondele brouillard le plus épais au monde
réflexion3 µm3 µm
GaP poreuxLagendijk etal, 20031/t3/2
MouvementMouvementBrownienBrownien
nmnm
250739
==
l
λLe mouvement Brownien Le mouvement Brownien des photons, ça marche toujours!des photons, ça marche toujours!
Les milieux naturels: l’imagerie sismique sans source
AA BB
EarthquakeEarthquake
??
MeanMean free free pathpath = 30 = 30 kmkmOilOil!!
)()()()( ττττ −+=+−∫ BAAB GGtBtAdt
CampilloCampillo & Paul& PaulScience, Janvier 2003
Coda sismiqueCoda sismiqueau au
MexiqueMexique
Science, Janvier 2003
RetrodiffusionRetrodiffusion cohérente des photonscohérente des photons((AkkermansAkkermans, Maynard 1986) , Maynard 1986)
L’effet opposition des annauxL’effet opposition des annauxde Saturnede SaturneLyot, 1929Lyot, 1929
MischenkoMischenko 1992
Angle Angle
réflexionréflexion
1992
Quantité de mouvement du VideQuantité de mouvement du Videinduite par l’effet magnétoélectriqueinduite par l’effet magnétoélectrique optiqueoptique
Quantité de mouvement de nulle part?Quantité de mouvement de nulle part?
Collaborateurs: Collaborateurs: GeertGeert RikkenRikken et et VojislavVojislav KrsticKrstic (LCMP Toulouse) (LCMP Toulouse)
L’effet Casimir (1948)….L’effet Casimir (1948)….
LL
ħħωω
30
2
720)(
LAcLE hπ
−∞=
LL
F ˆ240
)( 40
2
LAcEL hπ
−=∂∂
−= Pression négativePression négative
Conservation de quantité de mouvement des plaquesConservation de quantité de mouvement des plaques
Et encore une idée brillante (Casimir 1956)Et encore une idée brillante (Casimir 1956)
ħħωω
20045.0ercF h
+=
L’électron estL’électron est--tt--il stable grâce aux fluctuations du vide?il stable grâce aux fluctuations du vide?
2
2
CoulombereF +=
( ) ( ) 20
40
vide4
ee rc
rAcF h
Lh
Lπ
−=−=
( )Lh
×=⇒=+ π400
2
coulombvide ceFF
ee
((BartonBarton, 1968), 1968)répulsiverépulsive
εε,,µµ,g,g
k,ωhk,ωh
', kωhE0
B0
003
0
)1(21100 BEkv ×+×∝ ∫ gd
c k εωρ h 004 BE ×∝ gcωh
Théorie de Théorie de FeigelFeigel
00 BEr×∝
dtdm
003
0
)1(21100 BEkv ×+×∝ ∫ gd
c k εωρ h 004 BE ×∝ gcωh
00 BEr×∝
dtdm
00 BEr×−∝
−dtdmParité = OKParité = OK
003
0
)1(21100 BEkv ×+×∝ ∫ gd
c k εωρ h 004 BE ×∝ gcωh
00 BEr×∝
dtdm
Parité = OKParité = OKRenversement du temps = OK 00 BEr
−×∝− tddmRenversement du temps = OK
003
0
)1(21100 BEkv ×+×∝ ∫ gd
c k εωρ h 004 BE ×∝ gcωh
00 BEr×∝
dtdm
Parité = OKParité = OKRenversement du temps = OKRenversement du temps = OKConjugaison de charge = OK 00 BEr
−×−∝dtdmConjugaison de charge = OK
003
0
)1(21100 BEkv ×+×∝ ∫ gd
c k εωρ h 004 BE ×∝ gcωh
00 BEr×∝
dtdm
Parité = OKParité = OKRenversement du temps = OKRenversement du temps = OKConjugaison de charge = OKConjugaison de charge = OK
Symétrie de Lorentz = OK ?
00 BEr−×−∝
dtdm
Symétrie de Lorentz = OK ? FeGaOFeGaO3: 3: 78 m/s78 m/s
Couper les fluctuations du vide…..Couper les fluctuations du vide…..……brise la symétrie de Lorentz……brise la symétrie de Lorentz……nous introduit de façon ……nous introduit de façon ad hocad hoc àà
une nouvelle longueurune nouvelle longueur……n’affecte pas la force (observée) de Casimir……n’affecte pas la force (observée) de Casimir……souffre déjà d’une une controverse pour ……souffre déjà d’une une controverse pour
expliquer la sonoluminescence,expliquer la sonoluminescence,initiée par Schwinger (>1980)initiée par Schwinger (>1980)
....1121
34)bulle( 43
033
cakcdaE ωε
π ∝⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −≈ ∫ hk = 10 MevSonoluminescence?
Schwinger 1980,
)(
2)4(
2)(
)2(2/22 dp
p
dpxkxd
d
pd
pd
d
>⎟⎠⎞
⎜⎝⎛Γ
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
Γ=+
−
−∫ππ
k(+ ∞)(+ ∞)
0)bulle(1
30⎯⎯ →⎯−=
==
pdxE
Milton & Ng 1997
( ) ( ) )2/(2/12/)(
212
12
1
11γ
γγ
γπ γ
γ >−+ΓΓ−
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +−
Γ=
−
−−
<< ∫∫ dddd
d
dd
dd
d
y
d
x yxyx
aNdd dayax 1536
)1(234
23 2
737
2233 −
+⎯⎯→⎯−
−
==<< ∫∫
επα
γyxyx ((-- ∞)∞)
énergie de Casimir avec N dipôles dans la sphère (Brevik, 1999; Barton 1998)Un transfert ME en milieu infini ?????
Milieux bi anisotropesMilieux bi anisotropes
EχHBHχED⋅+=
⋅+=*
ε
( ) ijij gi δωωχ =Pouvoir rotatoirePouvoir rotatoire
( ) ( )0000jijiij EBBEg −=ωχ
Optique MagnétoélectriqueOptique Magnétoélectrique
( ) 0*det 22 =⋅+⋅++− χΦΦχpp pp ωωεω p( ) lnmlinm
piΦ ε=p
loi Fresnel pour la dispersion loi Fresnel pour la dispersion
ky ky
S0
kxkx
( ) fUBPv −=⋅∇+×−∂ ρt
( ) ( )[ ]µHεE ∇+∇= 22
81πjf
Macro-Maxwell Newton-Lorentz
( ) ( )jijiijij
t
BBEET +−+=
=⋅∇+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ×+∂
πδ
π
πρ
41
81
041
220
0
BE
TBEv
Conservation de quantité de mouvement champ EM + matièreConservation de quantité de mouvement champ EM + matière
fTBD =⋅∇+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ×∂π41
t
conservé413 =⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ ×+∫ BEvr
πρd
Calcul de perturbation de Calcul de perturbation de E x BE x B du videdu vide
),',(Im20),'(),(0 2* ωωωω rrrr ijji GEE h−=
{ }),,(Im),,(Im
0)()((0
0
3
ωωωωπ
kkkk
rrr
kijjjji
i
GkGkd
BEd
−−=
×
∑∫
∫∞h
L+⋅⋅⋅⋅+⋅⋅+=
)()()()()()()()()()(
000
000
ωωωωωωωωωω
GVGVGGVGGG
003
3
2cos
2sin
2400 BEv ××−∞= g
LdLd
LAm π
ππ h
EE00
BB00
LL
dd
ħħωω
L’effet «L’effet « FeigelFeigel » dans la géométrie de Casimir» dans la géométrie de CasimirVan Tiggelen, Van Tiggelen, RikkenRikken, , KrsticKrstic, PRL, 2006, PRL, 2006
L= 10 µm, d=5 µm: L= 10 µm, d=5 µm:
22 ordres de grandeur22 ordres de grandeur plus faible que le résultat «plus faible que le résultat « coupécoupé »»
00vide vF mdtd
=
L’effet «L’effet « FeigelFeigel » pour une sphère magnétoélectrique» pour une sphère magnétoélectrique
εε, g, g
E0
S0B0ħħωω
11ee Born → 0Born → 0
22ee Born: Born: 004 )1()(4
00 BEv ×−×Λ×−→ gam επβ
h
adda
ayax 121)(
2
733 π
−∞→−
=Λ ∫∫ << yxyx
Le calcul de Le calcul de ββ……….………. (Polarisation des photons)(Polarisation des photons)
101 βββ ++= K
∫ ∫∞ ∞
++
=0 0
00224
1 )()()()2( yjxj
yxyxyxdydxβ )( yxe +−× ε
..589.0)cos()(sin)5cos(12 42/
0
−=−= ∫ θθθθπ
d
.........0714.1=β
00)1(0158.000 BEv ×
−−→ g
am εh
FeGa0FeGa03 :3 :: a=10 µm, gE: a=10 µm, gE00BB00 = 10= 10--4 4 → → v =v = 10 10 --15 15 nm/snm/s(immesurable)(immesurable)
a=1 nm → a=1 nm → v =v = 10 10 --3 3 nm/snm/s(80 nm en une journée)(80 nm en une journée)(1 molécule)(1 molécule)
Coupure: FeGaOCoupure: FeGaO3: 3: 78 m/s78 m/s
ConclusionsConclusions
1. Transfert de la quantité de mouvement du «1. Transfert de la quantité de mouvement du « videvide » à la matière,» à la matière,gérable par des champs électromagnétiques externesgérable par des champs électromagnétiques externes
2. L’effet est beaucoup plus faible que la première estimation2. L’effet est beaucoup plus faible que la première estimation
PerspectivesPerspectives
1. Théorie quantique pour la matière?1. Théorie quantique pour la matière?
2. un rêve de Pasteur pourrait enfin se réaliser…2. un rêve de Pasteur pourrait enfin se réaliser…
( ) 03??00 Bv Vga
m h×→
Rotation FaradayRotation Faradaychiralitéchiralité
k,ωhk,ωh
BB00