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Physique théorique : particules sur la grille

par Sylvain Capponi - 9 juillet 2016

En physique des solides, le comportement des systèmes dits fortement corrélés est un sujet d’intérêt à la fois d’un point de vue théorique et expérimental. Ces matériaux ont, en effet, des propriétés électroniques particulières : les électrons situés sur la couche périphérique sont si fortement liés à leur atome que, pour les déplacer, il faut une énergie non négligeable alors que, dans les matériaux courants, ils peuvent se déplacer presque librement. A basse température, ces systèmes fortement corrélés peuvent, par exemple, être isolants, avec des propriétés magnétiques remarquables ou encore avoir un comportement supraconducteur, c’est-à-dire transporter l’électricité sans perte d’énergie.

Le calcul intensif, un outil essentiel

Les modèles théoriques permettant de prédire ces propriétés sont bien connus. Les équations régissant le comportement des électrons sont simples mais leur résolution est délicate sinon impossible analytiquement car elle doit se faire sans approximation. D’où la nécessité d’en passer par la simulation numérique : c’est le cœur des travaux menés par Sylvain Capponi, enseignant-chercheur au Laboratoire de physique théorique (LPT) de l’Institut de recherche sur les systèmes atomiques et moléculaires complexes (IRSAMC) à Toulouse. "Le calcul intensif est primordial pour décrire ces systèmes car les équations intègrent un très grand nombre d’atomes, donc de variables", explique-t-il. Toutes les ressources de GENCI mobilisées Fort de 30 millions d’heures au total sur l’ensemble des moyens de GENCI, en 2015, son groupe s’appuie sur les algorithmes qu’il développe pour simuler différentes propriétés "exotiques", notamment magnétiques et supraconductrices, de ces matériaux à très basse température. Ces travaux ont fait l’objet de plusieurs publications dans les journaux de référence du domaine.

http://genci.fr/fr/phys-theo-systemes-correles