Modélisation bottom-up de suspensions denses de bactéries // Bottom-up modeling of dense bacterial suspensions

Le vocable de matière active regroupe tous les systèmes comprenant des entités dépensant individuellement de l'énergie pour se mouvoir ou déplacer d'autres objets. La physique statistique de la matière active a d'abord surtout traité les systèmes "secs" dans lesquels le fluide entourant les particules actives peut être négligé.

Les suspensions de micro-nageurs tels les bactéries n'entrent pas dans ce cadre et leur modélisation pose de nouveaux problèmes surtout dans la limite dense (le cas dilué étant abordé en dynamique des fluides). Ces suspensions denses sont pourtant les plus courantes. La thèse se propose de construire des théories continues de ces systèmes à partir de modèles à base de particules se déplacant dans un fluide, seule approche permettant d'éviter l'arbitraire de théories écrites "top-down" à partir d'arguments généraux.
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The term "active matter" encompasses all systems comprising entities that individually expend energy to move themselves or other objects. The statistical physics of active matter initially focused primarily on "dry" systems in which the fluid surrounding the active particles can be neglected.

Suspensions of micro-swimmers, such as bacteria, do not fall within this framework, and their modeling poses new challenges, particularly in the dense limit (the dilute case being addressed in fluid dynamics). These dense suspensions are, however, the most common. This thesis proposes to construct continuous theories of these systems based on models of particles moving in a fluid, the only approach that avoids the arbitrariness of "top-down" theories based on general arguments.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut rayonnement et matière de Saclay
Service : Service de Physique de l’Etat Condensé
Laboratoire : Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes
Date de début souhaitée : 01-09-2026
Directeur de thèse : CHATE Hugues
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut rayonnement et matière de Saclay
Service : Service de Physique de l’Etat Condensé

M2 physique théorique ou systèmes complexes