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{"title":"Noble internal transport barriers and radial subdiffusion of toroidal magnetic lines","authors":"J. Misguich, J. Reuss, D. Constantinecu, G. Steinbrecher, M. Vlad, F. Spineanu, B. Weyssow, R. Balescu","doi":"10.1051/anphys:2004001","DOIUrl":"https://doi.org/10.1051/anphys:2004001","url":null,"abstract":"Internal transport barriers (ITB's) observed in tokamaks are described by a purely magnetic approach. Magnetic line motion in toroidal geometry with broken magnetic surfaces is studied from a previously derived Hamiltonian map in situation of incomplete chaos. This appears to reproduce in a realistic way the main features of a tokamak, for a given safety factor profile and in terms of a single parameter L representing the amplitude of the magnetic perturbation. New results are given concerning the Shafranov shift as function of L . The phase space () of the \"tokamap\" describes the poloidal section of the line trajectories, where is the toroidal flux labelling the surfaces. For small values of L , closed magnetic surfaces exist (KAM tori) and island chains begin to appear on rational surfaces for higher values of L , with chaotic zones around hyperbolic points, as expected. Island remnants persist in the chaotic domain for all relevant values of L at the main rational q -values.\u2029Single trajectories of magnetic line motion indicate the persistence of a central protected plasma core, surrounded by a chaotic shell enclosed in a double-sided transport barrier: the latter is identified as being composed of two Cantori located on two successive “most-noble” numbers values of the perturbed safety factor, and forming an internal transport barrier (ITB). Magnetic lines which succeed to escape across this barrier begin to wander in a wide chaotic sea extending up to a very robust barrier (as long as which is identified mathematically as a robust KAM surface at the plasma edge. In this case the motion is shown to be intermittent, with long stages of pseudo-trapping in the chaotic shell, or of sticking around island remnants, as expected for a continuous time random walk.\u2029For values of , above the escape threshold, most magnetic lines succeed to escape out of the external barrier which has become a permeable Cantorus. Statistical analysis of a large number of trajectories, representing the evolution of a bunch of magnetic lines, indicate that the flux variable asymptotically grows in a diffusive manner as with a L 2 scaling as expected, but that the average radial position asymptotically grows as while the mean square displacement around this average radius asymptotically grows in a subdiffusive manner as . This result shows the slower dispersion in the present incomplete chaotic regime, which is different from the usual quasilinear diffusion in completely chaotic situations. For physical times of the order of the escape time defined by , the motion appears to be superdiffusive, however, but less dangerous than the generally admitted quasi-linear diffusion. The orders of magnitude of the relevant times in Tore Supra are finally discussed.","PeriodicalId":50779,"journal":{"name":"Annales De Physique","volume":"47 1","pages":"1-101"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2002-05-31","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"84844765","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Le silicium nanoporeux : microstructuration diélectrique et application aux structures photoniques avancées","authors":"P. Ferrand","doi":"10.1051/ANPHYS:2002002","DOIUrl":"https://doi.org/10.1051/ANPHYS:2002002","url":null,"abstract":"Ce travail est consacre a la realisation et a l'etude de microstructures photoniques a base de silicium nanoporeux.\u2029Nous commencons notre etude par des structures planaires de type microcavite, dont nous caracterisons l'influence sur la photoluminescence du materiau, en termes de redistribution spectrale et angulaire. Il apparait tres vite la necessite de controler la propagation de la lumiere dans le plan de la structure.\u2029Aussi, nous cherchons d'abord a favoriser la propagation laterale au moyen d'une structuration verticale de l'indice, et nous etudions le guidage au moyen de deux types de structures, exploitant soit a un guidage conventionnel par reflexion totale interne, soit a un guidage par reflexion de Bragg. A cette occasion nous proposons une methode numerique, basee sur le formalisme des matrices de transfert, permettant de calculer l'attenuation de la puissance transportee dans le plan. \u2029Par la suite, nous mettons a profit le procede holographique de structuration d'indice demontre par des travaux anterieurs et etudions son influence sur la lumiere guidee. La transmission, mesuree en lumiere blanche sur un guide multimode revele de multiples bandes interdites que nous interpretons en termes de couplages diagonaux et non diagonaux. La confrontation des mesures avec une modelisation par la methode des modes couples nous permet d'etablir une carte d'indice de notre structure. Il apparait une birefringence marquee dans les regions insolees par le procede holographique, caracterisees par une diminution deux fois plus importante de l'indice extraordinaire (delta n = -0,4) que de l'indice ordinaire (delta n = -0,22). Avec une periode de 450 nm, ces valeurs de contraste sont encourageantes, bien que la modulation d'indice ne soit presente que sur une profondeur effective de l'ordre de 0,5 μm.","PeriodicalId":50779,"journal":{"name":"Annales De Physique","volume":"15 1","pages":"1-121"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2002-03-15","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"86471409","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Transport quantique dans des nanostructures","authors":"C. Naud","doi":"10.1051/ANPHYS:2003001","DOIUrl":"https://doi.org/10.1051/ANPHYS:2003001","url":null,"abstract":"Ce travail est consacre a la fabrication d'echantillons mesoscopiques a partir de la lithographie electronique ainsi qu'a leur caracterisation a tres basse temperature en magnetotransport. Nous avons exploite le gaz bidimensionnel d'electrons situe a l'interface d'une heterojonction algaas-gaas pour realiser un reseau de boucle d'une geometrie particuliere baptisee la geometrie t 3. Nous avons observe sur cette structure des oscillations de periode h/e dont l'amplitude est beaucoup plus importante que celle mesuree sur un reseau carre de meme dimension. Cette difference constitue une signature d'un effet de localisation induit par le champ magnetique sur la topologie t 3. Pour des valeurs specifiques du champ magnetique, du fait des interferences destructives aharonov-bohm, la propagation des fonctions d'onde est limitee a un ensemble fini de cellule du reseau appele cage. De la dependance en temperature des oscillations de periode h/e mesurees sur le reseau t 3 nous avons extrait une longueur caracteristique qui peut etre rattachee au perimetre des cages. Un phenomene inattendu fut l'observation, pour des champs magnetiques plus importants, d'un doublement de frequence des oscillations. Ces oscillations de periode h/2e pouvant avoir une amplitude superieure aux oscillations de periode h/e, une interpretation en terme d'harmonique n'est pas possible. Leur dependance en temperature semble de plus suivre celle des oscillations de periode h/e. Enfin, l'influence de la largeur electrique des fils constituant le reseau et donc celle du nombre de canaux par brin a ete etudiee en realisant des grilles electrostatiques. Les variations de l'amplitude des signaux en h/e et h/2e en fonction de la tension de grille ont ainsi ete mesures. Nous avons egalement travaille a partir de nanotubes de carbone multifeuillets. Une technique de connexion permettant l'obtention de contact ohmique faiblement resistif a ete mise au point. Nous avons ainsi mesure les proprietes de magnetotransport de ces conducteurs quasi-unidimensionnels. A tres basse temperature, ces dernieres sont dominees par des effets d'interferences quantiques comme la correction de localisation faible ou des fluctuations universelles de conductance ce qui nous a permis de deduire la longueur de coherence de phase caracterisant ces systemes.","PeriodicalId":50779,"journal":{"name":"Annales De Physique","volume":"39 1","pages":"1-140"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2002-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"74926650","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Quelques diagnostics X pour les expériences d'interaction laser-matière","authors":"P. Troussel","doi":"10.1051/ANPHYS:2002003","DOIUrl":"https://doi.org/10.1051/ANPHYS:2002003","url":null,"abstract":"Ce rapport est une revue de travaux realises au CEA/DAM de 1990 a 1999, dans le cadre de la fusion thermonucleaire inertielle par laser. Il est relatif aux techniques experimentales utilisees pour l'etude de l'interaction du rayonnement laser avec la matiere et des plasmas a tres haute densite d'energie. La comprehension de cette physique a necessite le developpement d'une instrumentation de premier plan notamment de diagnostics dans le domaine des rayons X. Il est articule en trois chapitres : la premiere concerne la metrologie de ces diagnostics realisee aupres de differentes sources de rayonnement X (synchrotron, plasma laser, tube RX...), la seconde synthetise les etudes theoriques et experimentales d'optiques RX et montre comment ces optiques ont trouve des applications directes en instrumentation X (spectroscopie, imagerie) aupres des lasers, la troisieme est une revue des diagnostics marquants d'imagerie, de radiographie X, ayant un interet pour la physique des plasmas, a travers quelques experiences.","PeriodicalId":50779,"journal":{"name":"Annales De Physique","volume":"30 1","pages":"1-144"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2002-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"81099432","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Transport et bruit quantique dans les fils mésoscopiques","authors":"J. Torres","doi":"10.1051/ANPHYS:2002001","DOIUrl":"https://doi.org/10.1051/ANPHYS:2002001","url":null,"abstract":"Un conducteur quantique est bien caracterise par sa conductance donnee par la formule de Landauer. Mais le bruit contient davantage d'informations que la conductance : il mesure les fluctuations temporelles du courant autour de sa valeur moyenne. De plus, le signe des correlations de bruit est lie a la statistique des porteurs de charge. Dans une jonction entre un metal normal et un supraconducteur, le bruit presente une singularite a la frequence Josephson, signature de la charge 2e des paires de Cooper impliquees dans le transport. Lorsque la tension appliquee est superieure au gap du supraconducteur, la courbe du bruit exhibe des singularites a plusieurs frequences auxquelles on peut associer un processus de reflexion ou de transmission. L'analogue fermionique de l'experience d'Hanbury-Brown et Twiss avec un supraconducteur permet d'observer a la fois des correlations positives et negatives dans un meme systeme. Maintenir une difference de potentiel entre les deux extremites d'un fil cree une situation relevant de la thermodynamique hors de l'equilibre. Formellement, on peut se ramener a un calcul a l'equilibre et ecrire une theorie des perturbations grâce a la methode de Keldysh. La theorie des liquides de Luttinger decrit les systemes unidimensionnels d'electrons en interaction. Le Hamiltonien peut se mettre sous forme quadratique grâce a la bosonisation. D'autre part, un liquide de Luttinger chiral constitue un bon modele des etats de bord de l'effet Hall quantique fractionnaire. Grâce au formalisme de Keldysh, on peut retrouver une formule de type Schottky et identifier la charge des quasiparticules de Laughlin.","PeriodicalId":50779,"journal":{"name":"Annales De Physique","volume":"21 1","pages":"1-121"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2002-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"85400475","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Kinetic equation for strongly interacting dense fermi systems.","authors":"Pavel Lipavský, Klaus Morawetz, V. Špička","doi":"10.1051/anphys:200101001","DOIUrl":"https://doi.org/10.1051/anphys:200101001","url":null,"abstract":"We review the non-relativistic Green's-function approach to the kinetic equations for Fermi liquids far from equilibrium. The emphasis is on the consistent treatment of the off-shell motion between collisions and on the non-instant and non-local picture of binary collisions.\u2029The resulting kinetic equation is of the Boltzmann type, and it represents an interpolation between the theory of transport in metals and the theory of moderately dense gases. The free motion of particles is renormalised by various mean field and mass corrections in the spirit of Landau's quasiparticles in metals. The collisions are non-local in the spirit of Enskog's theory of non-ideal gases. The collisions are moreover non-instant, a feature which is absent in the theory of gases, but which is shown to be important for dense Fermi systems.\u2029In spite of its formal complexity, the presented theory has a simple implementation within the Monte-Carlo simulation schemes. Applications in nuclear physics are given for heavy-ion reactions and the results are compared with the former theory and recent experimental data.\u2029The effect of the off-shell motion and the non-local and non-instant collisions on the dynamics of the system can be characterised in terms of thermodynamic functions such as the energy density or the pressure tensor. Non-equilibrium counterparts of these functions and the corresponding balance equations are derived and discussed from two points of view. Firstly, they are used to prove the conservation laws. Secondly, the role of individual microscopic mechanisms in fluxes of particles and momenta and in transformations of the energy is clarified.","PeriodicalId":50779,"journal":{"name":"Annales De Physique","volume":"6 1","pages":"1-254"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2001-11-13","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"82515843","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Rotations et moments angulaires en mécanique quantique","authors":"J. V. D. Wiele","doi":"10.1051/ANPHYS:200106001","DOIUrl":"https://doi.org/10.1051/ANPHYS:200106001","url":null,"abstract":"Comme en mecanique classique, la rotation en mecanique quantique est une transformation qui fait intervenir le moment cinetique. La difference avec la mecanique classique vient du fait que le moment cinetique est un operateur vectoriel et non pas un vecteur ordinaire, et que ses composantes ne commutent pas deux-a-deux. Comme pour toute transformation en mecanique quantique, a chaque rotation est associe un operateur qui agit dans l'espace des etats. L'expression de cet operateur de rotation depend du type de rotation envisagee : rotation passive si on effectue une rotation du systeme de reference sans changer le systeme physique, rotation active si on laisse le systeme de reference inchange mais on effectue une rotation sur le systeme physique. La premiere partie (Chaps. 1 et 2) de cet ouvrage traite ces deux aspects. Apres avoir defini la transformation geometrique associee a la rotation la plus generale, on donne l'expression de l'operateur de rotation dans chacun des deux cas. Les lois de transformation des champs scalaires, des champs de vecteurs et des champs de spineurs sont donnees ainsi que les lois de transformation des operateurs scalaires, vectoriels et plus generalement des operateurs de rang quelconque. La seconde partie (Chaps. 3 et 4) traite l'algebre des moments angulaires. On definit les coefficients de couplage de 2, 3 et 4 moments angulaires ainsi que les coefficients de recouplage. La notion d'operateur tensoriel irreductible, generalisation des operateurs scalaire, vectoriel est introduite ainsi que le theoreme de Wigner-Eckart. Les formules d'application dans des cas complexes sont donnees.","PeriodicalId":50779,"journal":{"name":"Annales De Physique","volume":"51 1","pages":"1-167"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2001-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"73768716","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"La physique nucléaire en astrophysique","authors":"M. Arnould, M. Samyn","doi":"10.1051/ANPHYS:200105001","DOIUrl":"https://doi.org/10.1051/ANPHYS:200105001","url":null,"abstract":"L'astrophysique nucleaire est sans nul doute l'une des branches les plus largement interdisciplinaires de la science et est intimement connectee a une tres grande variete d'autres domaines de recherche. Cet ouvrage se limite a une breve presentation des relations privilegiees qui se sont etablies entre l'astrophysique et la physique nucleaire. Nous montrons que la physique nucleaire et l'astrophysique apportent une contribution importante a la comprehension d'un ensemble rapidement croissant d'observations relatives a l'Univers et a ses constituants les plus divers, allant de grains sub-millimetriques dans les meteorites a des galaxies extremement lointaines. Au travers de divers exemples, nous illustrons egalement le fait que l'astrophysique pousse tres souvent la physique nucleaire dans ses « derniers retranchements » et a explorer des « terres inconnues » situees bien loin de la vallee de stabilite nucleaire. Bien que des progres considerables ont ete realises dans cette exploration, nous mettons en evidence que bien du travail reste a faire et qu'une meilleure comprehension mutuelle entre physiciens nucleaires et astrophysiciens ne pourrait manquer d'etre la source de nouvelles et exaltantes aventures scientifiques.","PeriodicalId":50779,"journal":{"name":"Annales De Physique","volume":"22 1","pages":"1-91"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2001-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"86011618","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Controlling spontaneous emission dynamics in semiconductor microcavities","authors":"B. Gayral","doi":"10.1051/ANPHYS:200102001","DOIUrl":"https://doi.org/10.1051/ANPHYS:200102001","url":null,"abstract":"Spontaneous emission of light can be controlled, cavity quantum electrodynamics tells us, and many experiments in atomic physics demonstrated this fact. In particular, coupling an emitter to a resonant photon mode of a cavity can enhance its spontaneous emission rate: this is the so-called Purcell effect. Though appealing it might seem to implement these concepts for the benefit of light-emitting semiconductor devices, great care has to be taken as to which emitter/cavity system should be used. Semiconductor quantum boxes prove to be good candidates for witnessing the Purcell effect. Also, low volume cavities having a high optical quality – in other words a long photon storage time – are required. State-of-the-art fabrication techniques of such cavities are presented and discussed.\u2029We demonstrate spontaneous emission rate enhancement for InAs/GaAs quantum boxes in time-resolved and continuous-wave photoluminescence experiments. This is done for two kinds of cavities, namely GaAs/AlAs micropillars (global enhancement by a factor of 5), and GaAs microdisks (global enhancement by a factor of 20). Prospects for lasers, light-emitting diodes and single photon sources based on the Purcell effect are discussed.","PeriodicalId":50779,"journal":{"name":"Annales De Physique","volume":"125 1","pages":"1-135"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2001-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"78537601","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Interactions électron-électron dans les fils mésoscopiques","authors":"F. Pierre","doi":"10.1051/ANPHYS:200104001","DOIUrl":"https://doi.org/10.1051/ANPHYS:200104001","url":null,"abstract":"Dans les couches minces metalliques, l'ecrantage des interactions Coulombiennes entre electrons est moins efficace que dans les metaux massifs, en raison des chocs elastiques que subissent les electrons sur les parois, les defauts du reseau cristallin et les impuretes. Aux temperatures inferieures au Kelvin, il est predit que ces interactions electron-electron sont a l'origine de la plupart des collisions inelastiques subies par les electrons, et determinent donc les echanges d'energie et l'extension de la coherence de phase. Nous presentons dans cette these trois experiences qui sondent les interactions inelastiques subies par les electrons dans les metaux diffusifs a basse temperature, afin d'en elucider le mecanisme. Dans la premiere partie, nous presentons une serie de mesures de la fonction de distribution en energie des electrons dans des fils mesoscopiques d'argent, de cuivre et d'or places dans un regime stationnaire hors-equilibre. Ces experiences permettent d'acceder au taux d'echange d'energie entre electrons. Ces resultats sont compares dans la deuxieme partie avec la dependance en temperature du temps de coherence de phase des electrons tf, que l'on deduit de la mesure de la magnetoresistance de longs fils. La coherence de phase des electrons depend du taux total de collisions inelastiques, independamment de l'energie echangee. Nous discutons divers mecanismes d'interaction pour rendre compte a la fois des mesures des taux d'echange d'energie et du temps de coherence de phase, et les comparons quantitativement aux resultats experimentaux. La troisieme partie est consacree a la mesure de la conductance d'une longue jonction tunnel entre un fil d'aluminium et un plan de masse. La diminution de cette conductance a tension nulle est un effet attendu des interactions electron-electron. Pour comparer mesures et predictions theoriques, nous avons reformule les predictions du calcul microscopique des interactions entre electrons en terme d'impedance electromagnetique, dans un langage similaire a celui utilise pour la theorie phenomenologique du blocage de Coulomb.","PeriodicalId":50779,"journal":{"name":"Annales De Physique","volume":"26 1","pages":"1-192"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2001-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"79977110","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}