Prof. Dmitri Kharzeev
Établissement d'origine
Département de Physique et d'Astronomie, Stony Brook University - US
Laboratoire d'accueil
Institut Denis Poisson / CNRS , Université d'Orléans, Université de Tours, - FR
Hôte scientifique
Dr Maxim Chernodub
Projet
Matière chirale: théorie et applications
La découverte récente de matériaux chiraux, tels que le graphène, les isolants topologiques et les semi-métaux de type Dirac et Weyl, a bousculé plusieurs domaines clés de la physique. Ces nouveaux matériaux offrent des opportunités en nanoscience en offrant une large palette de comportements potentiellement utiles pour la transmission et le stockage de l'information et de l'énergie. À un niveau fondamental, il existe des liens très étroits entre les matériaux chiraux, tels que décrits par la physique des solides, et les systèmes fortement couplés de particules relativistes. En hautes énergies, ces connexions se manifestent notamment par des phénomènes exotiques dans les plasmas de quark-gluon découverts lors de collisions des ions lourds tels au RHIC aux Etats-Unis, et au LHC en Europe. Étonnamment, des phénomènes semblables sont rencontrés dans les matériaux chiraux et les plasmas de quark-gluon malgré une différence énorme des échelles d'énergie mises en oeuvre. Les implications que cela engendre exigent des approches radicalement nouvelles impliquant des efforts concertés d'experts reconnus en recherche fondamentale et appliquée.
Nous proposons de créer une collaboration interdisciplinaire unique en Région Centre sur la thématique nouvelle, “Matière chirale”, afin de mettre l'accent sur les principales études à mener sur de nombreux problèmes ouverts en matière quantique fortement couplée, en cohérence quantique et dans l’étude des ordres topologiques. Le projet a pour mission de fédérer un réseau de théoriciens, expérimentateurs et ingénieurs dans des laboratoires partenaires déjà présents en Région Centre.
Le volet expérimental du projet se propose de décliner des nouvelles idées technologiques en relation directe avec les thématiques du stockage et du transport de l'énergie et de l'information. Le projet va offrir une occasion unique de former des étudiants (post)doctoraux, et d’irriguer les filières d’enseignement universitaire de la Région Centre en proposant d’intégrer naturellement des étudiants à différentes étapes de leur formation, dans ces nouvelles collaborations.
Events organised by this fellow
Publications in relation with the research project
Final reports
Chirality is a recurring cross-disciplinary theme in modern science, from particle physics to biology. In quantum physics, the chirality of fermions is linked to the topology of gauge fields by the chiral anomaly. While the chiral anomaly is usually associated with the short-distance behavior in field theory, recently, it has been realized that it also affects the macroscopic behavior of chiral matter. In particular, the local imbalance between left- and right-handed fermions in the presence of a magnetic field induces non-dissipative transport of electric charge ("the Chiral Magnetic Effect", CME). Recently, the CME has been discovered in Dirac and Weyl semimetals possessing chiral quasi-particles. Here we report on the investigation of related phenomena in non-centrosymmetric superconductors and Josephson junctions and discuss their potential applications in quantum computing.
Chirality is a recurring cross-disciplinary theme in modern science, from particle physics to biology. In quantum physics, the chirality of fermions is linked to the topology of gauge fields by the chiral anomaly. While the chiral anomaly is usually associated with the short-distance behavior in field theory, recently, it has been realized that it also affects the macroscopic behavior of chiral matter. In particular, the local imbalance between left- and right-handed fermions in the presence of a magnetic field induces non-dissipative transport of electric charge ("the Chiral Magnetic Effect", CME). Recently, the CME has been discovered in Dirac and Weyl semimetals possessing chiral quasi-particles. Here we report on the investigation of related phenomena in non-centrosymmetric superconductors and Josephson junctions and discuss their potential applications in quantum computing.