Les phases de Berry dans la matière condensée

 

Guillaume Gervais

Université McGill

 

Domaine : nature et interactions de la matière

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2015-2016

Le concept de phase bien définie est fondamental à la mécanique quantique, on le retrouve dans une multitude de phénomènes, comme la supraconductivité, le paradoxe EPR, ou l'effet Aharanov-Bohm. En 1984, Berry a identifié une phase géométrique associée à une trajectoire fermée d'un système quantique dans l'espace réciproque, qui est la zone de Brillouin dans le contexte d'un solide cristallin. Ainsi, les électrons dans un solide possèdent une phase de Berry qui est intimement liée à leur état quantique. Alors que beaucoup de travaux théoriques ont examiné cette question en détails, l'exploration expérimentale de ce phénomène est très largement incomplète. Ici, il est proposé d'examiner expérimentalement et théoriquement cette question, en combinant l'expertise unique du Prof. Taillefer dans les matériaux quantiques en forts champs, celle du Prof. Gervais dans les systèmes d'effet Hall quantique, et celle du Prof. Pereg-Barnea sur la théorie de matière condensée théorique. À cette fin, cette équipe entreprendra la plus grande étude concertée et systématique de la phase de Berry en matière condensée afin d'atteindre une compréhension globale et unifiée de ce phénomène.

Cette étude sera pilotée par deux étudiants de doctorat ainsi qu'un chercheur post-doctoral, unifiant et coordonnant ainsi leurs efforts en ce sens. Ce groupe, avec ses expertises complémentaires, est dans une position enviable et unique pour mener à bien ces recherches dont le potentiel de découverte est significatif pour la physique de la matière condensée et au-delà. Cette étude vaste permettra de consolider la position du Québec en tant que chef de file en supraconductivité, et permettra de former des scientifiques de haut niveau.