Quatre jeunes chercheurs lauréats de l’ERC

Projet : NewDark - New Directions in Dark Matter phenomenology at the TeV scale

Le projet NewDark se concentre sur la phénoménologie de la matière noire, une matière de nature inconnue dont l’existence est actuellement jugée nécessaire pour interpréter des observations astrophysiques à grande échelle. Cette matière, qui constituerait 80% de la matière présente dans l’univers n’a jamais été observée directement. Les prochaines années apporteront une grande quantité de données, provenant des observations de rayons cosmiques, des télescopes à rayons gamma, des expériences nucléaires souterraines et du Large Hadron Collider au CERN. Elles pourraient permettre de localiser, pour la première fois, la présence de particules de matière noire à l’échelle du TeV. Le projet NewDark vise à exploiter le maximum de ces données, en abordant la question sous différents angles complémentaires et en combinant la physique théorique des particules, la cosmologie et l’astrophysique.

Portrait
Marco Cirelli, 36 ans, est né et a passé un peu plus que les premiers deux tiers de sa vie en Italie. Après une ’laurea’ en physique obtenue à l’Université de Milano, il a poursuivi ses études avec un doctorat en physique théorique en 2004 à la Scuola Normale Superiore de Pisa sous la direction de R. Barbieri et A. Romanino. Il a ensuite effectué un séjour post-doctoral de 3 ans dans l’Université de Yale, aux États-Unis, puis est arrivé en France pour un post-doctorat à l’Institut de Physique Théorique (IPhT) de Saclay. En 2007 il a été recruté au CNRS en tant que chargé de recherche et affecté dans ce même laboratoire. Entre 2009 et 2012, il est en détachement auprès du CERN de Genève. Dans son parcours, il a toujours travaillé en physique théorique des particules, sur différents aspects à l’interface avec l’astrophysique et la cosmologie, dans le domaine souvent identifié comme Physique des astroparticules, notamment sur les modèles avec dimensions spatiales supplémentaires et les neutrinos. Aujourd’hui, ses travaux portent sur le problème de la matière noire.

Projet : COLDNANO – Faisceaux d’ions et d’électrons à partir d’atomes froids pour des expériences de nanoscience.

L’avènement de la micro-électronique, fin 1960, constitue le début du développement d’instruments de contrôle et d’analyse de résolution extrême. Depuis, la réalisation et l’amélioration de tels instruments présentent des enjeux très importants. Dans ce cadre, le projet COLDNANO (pour UltraCOLD ion and electron beams for NANOscience) a pour but de créer, à partir de l’ionisation d’atomes refroidis par laser, un nouveau type de source d’ions et d’électrons permettant une meilleure focalisation des faisceaux. Le projet devrait permettre de produire à la demande des ions et/ou des électrons ayant une trajectoire (position, énergie, temps) parfaitement définie en approchant les limites ultimes (nm, meV, fs) de résolution. Une fois réalisée, la source sera valorisée par la société Orsay Physics et utilisée dans plusieurs laboratoires du plateau d’Orsay-Saclay pour y effectuer des expériences d’imageries et de lithographies avec une précision inégalée.

Portrait
Après des études à l’Ecole Normale Supérieure de Cachan, Daniel Comparat a effectué sa thèse au Laboratoire Aimé Cotton sous la direction de Pierre Pillet en réalisant la première formation de molécules ultra-froides et les premières expériences sur des atomes de Rydberg froids (1999). Il effectue ensuite un post-doctorat dans l’équipe de Daniel Heizen à Austin, Texas aux Etats Unis, où il étudie la formation de molécules dans un condensat de Bose-Einstein. Daniel Comparat entre alors au Laboratoire Aimé Cotton en 2000, recruté comme chargé de recherche au CNRS. Depuis, il travaille sur la manipulation de molécules froides, l’excitation et la ionisation d’atomes froids et participe a l’expérience AEGIS (Antimatter Experiment : Gravity, Interferometry, Spectroscopy) du CERN. Il est lauréat du prix Saint Gobain (1999) et Aimé Cotton (2009) de la société française de Physique.

Contact : Daniel Comparat

Projet : QD-CQED – Des boîtes quantiques en cavité : une plateforme pour réaliser des opérations quantiques à l’état solide.

Fabriquées avec les techniques de dépôt et de gravure de la micro ou nano électronique, les boites quantiques semi-conductrices se comportent comme des atomes artificiels. Aujourd’hui, on sait concevoir ces dispositifs pour émettre des photons uniques, des paires de photons intriqués, des photons indiscernables, ou stocker l’information quantique sur des temps très longs. Il s’agit donc de systèmes extrêmement prometteurs pour implémenter des opérations quantiques à l’état solide.

Le projet QD-CQED a pour objectif d’implémenter des opérations quantiques élémentaires à l’aide de boîtes quantiques semiconductrices dans des microcavités optiques. A l’aide de sources de photons uniques et paires de photons intriquées ultra-brillantes, nous souhaitons démontrer la téléportation quantique et l’échange d’intrication. En ajoutant un porteur dans les boites quantiques, nous voulons obtenir l’intrication spin-photon et nous diriger vers l’intrication de deux spins à distances.

Portrait
Diplômée de l’Ecole Polytechnique, Pascale Senellart effectue sa thèse au Laboratoire de Microstructures et Microélectroniques (Bagneux) sous la direction de Richard Planel et Jean-Yves Marzin. Elle démontre alors la nature bosonique des polaritons de cavité par la mise en évidence d’une stimulation de leurs processus de relaxation. Elle effectue ensuite deux courts stages post-doctoraux chez Schlumberger Industrie puis à l’Université Paris 7 dans l’équipe de Vincent Berger. Fin 2002, Pascale Senellart rejoint le Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (UPR20, Marcoussis) comme chargée de recherche au CNRS. Son activité de recherche est principalement consacrée à l’étude de l’électrodynamique quantique en cavité pour des boîtes quantiques uniques. P. Senellart est auteur de plus de 70 articles dans des revues internationales à comité de lecture et a donné une quarantaine de communications invitées depuis 2005. Elle a été nominée au Prix Jerphagnon en 2010 et est lauréate de la fondation iXcore pour la recherche en 2011.

Contact : Pascale Senellart | T. 01 69 63 61 96

Projet : LIC - Loop models, Integrability and combinatorics.

Le projet LIC vise à étudier les relations récemment mises à jour entre deux classes de problèmes : les modèles exactement solubles en physique statistique à deux dimensions et certains problèmes de nature combinatoire (énumération des matrices de signe alternant et des partitions planes, propriétés combinatoires de certains objets de la théorie de la représentation géométrique, certains problèmes de probabilités libres…). Une des méthodes clés pour développer relations est l’utilisation de l’équation de Knizhnik-Zamolodchikov quantique, elle-même reliée à de nombreux concepts de théorie de la représentation (algèbre d’opérateurs de vertex, algèbres de Hecke affinés...). Plus spécifiquement, ce projet vise à étudier des modèles de boucles ou lesdites relations s’avèrent particulièrement fructueuses, en particulier en relation avec la correspondance Razumov-Stroganov, récemment démontrée par Cantini et Sportiello.

Portrait
Paul Zinn-Justin a été élève de l’Ecole Normale Supérieure, où il a également effectué sa thèse sous la direction de V. Kazakov au Laboratoire de physique théorique de l’ENS (CNRS / ENS / UPMC), soutenue en 1998. Entré au CNRS en 2000, il a travaillé au Laboratoire de Physique Théorique et Modèles Statistiques (CNRS / Univ. Paris-Sud), puis au Laboratoire Poncelet (CNRS / Univ. Indépendante de Moscou). Il poursuit actuellement ses travaux de recherche au Laboratoire de Physique Théorique et Hautes Energies (CNRS / UPMC).

Contact : Paul Zinn-Justin