Effets de Friction couplés de la mer de Dirac et du champ électromagnétique du vide sur des atomes en mouvement // Coupled Friction Effects of Dirac sea and Electromagnetic Vacuum on Atomic movements

Les fluctuations quantiques induisent des forces macroscopiques conservatrices telles que l'effet Casimir. Elles pourraient également provoquer des forces dissipatives, appelées friction du vide (ou friction quantique). Jusqu'à présent, cet effet de friction a été calculé en considérant uniquement les fluctuations électromagnétiques, c'est-à-dire sans tenir compte de la mer de Dirac. Ce projet est consacré à l'extension de nos recherches dans cette direction : les électrons, en tant que principaux contributeurs de l'interaction matière-champ, interagissent également avec les paires virtuelles électron-positron dans le vide quantique. Quelle part de la friction quantique, à température nulle ou finie du vide, pourrait être due à ce type d'interaction ? Une première étape consistera à adapter le cadre semi-classique actuel pour inclure la polarisation du vide et la création de paires. Ce faisant, on rencontrera des cut-offs de fréquence haute finie, traditionnellement liées à la création de paires virtuelles ; on déterminera ainsi une composante de friction liée au cut-off des intégrales de Fourier. Sur cette voie de recherche, on veillera à maintenir la cohérence mathématique de l'ensemble du cadre. Un objectif à plus long terme reste un traitement relativiste quantique complet et cohérent de la friction quantique au niveau atomique.
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Quantum fluctuations induce conservative macroscopic forces such as the Casimir effect. They could also cause dissipative forces, termed vacuum (or quantum) friction. Up to now, this friction effect has been calculated with consideration of the electromagnetic fluctuations only, i.e. without taking into account the Dirac Sea. This project is devoted to the extension of our research in this direction: electrons, as main contributors of the matter-field interaction, also interact with electron-positron virtual pairs in the quantum vacuum. How much of quantum friction, at zero or finite vacuum temperature, could be due to this type of interaction? A first step will be adapting the present semi-classical framework to include vacuum polarization and pair creation. In doing so, one will encounter finite frequency cut-offs, traditionally linked to virtual pair creation; thus one will determine a friction component linked with the finite cut-off of Fourier integrals. On this research path, one shall pay attention to maintaining the mathematical coherence of the whole framework. A longer-term goal remains a complete and consistent quantum relativistic treatment of quantum friction at the atomic level.
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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
Ecole doctorale : Physique en Île-de-France (EDPIF)
Directeur de thèse : BERCEGOL Hervé
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX
URL : https://iramis.cea.fr/spec/sphynx/

Financement public/privé

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