DRF : Sujet de thèse SL-DRF-21-0381

Ces dernières années, l'étude des liquides de spin suscite un vif intérêt en physique de la matière condensée. Ces nouveaux états quantiques de la matière sont en effet décrits à l'aide de champs de jauge émergents et présentent une intrication quantique à grande échelle. L'état glace de spin, par exemple, ne présente pas de brisure spontanée de symétrie, mais est néanmoins organisé localement. La règle qui décrit cette organisation est une loi de conservation locale et s'interprète comme un champ de jauge émergent.

On cherche ici à décrire les situations où apparaissent des défauts à cette règle, c'est à dire, dans le langage du champ de jauge, des "charges", aussi appelées monopoles. Ces descriptions sont basées sur une décomposition de Helmoltz du champ, d'où le terme de "fragmentation" magnétique.

Ce projet propose une approche numérique du problème, à l'aide d'une simulation directe des équations du mouvement au niveau des spins, en tenant compte de termes sources de ces monopoles. Ces simulations sont en outre basées sur un échantillonnage Monte-Carlo de l'espace des phases, un travail complexe dans le cadre de systèmes dits frustrés comme les glaces de spin. L'enjeu est donc de mettre au point un double numérique, au plus près des expériences menées par ailleurs sur ces systèmes et de proposer une interprétation en termes de fragmentation. Ces simulations se doivent aussi d'être prédictives, afin de dresser le portrait-robot des phases en présence ainsi que de leurs spectres d'excitation.