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Fiche détaillée Thèses
Université de Caen (10/12/2001), Ph. Chomaz (Dir.)
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Signaux de transitions de phase des systèmes finis
Véronique Duflot-Flandrois1

Les transitions de phase sont des phénomènes communs à tous les systèmes en interaction. Pour des systèmes infinis, elles sont bien décrites par la thermodynamique mais celle-ci ne peut être utilisée pour des petits systèmes comme le noyau de l'atome. Nous proposons dans cette thèse une approche de mécanique statistique, afin d'extraire les caractéristiques thermodynamiques des petits systèmes ouverts et soumis à des forces non saturantes. Nous nous concentrons en particulier sur la définition et la mise en évidence pour de tels systèmes d'une transition de phase de type liquide gaz. Nous définissons des observables théoriques et expérimentales qui permettent de signer sans ambiguïté la présence et l'ordre de la transition. Une observable pertinente et accessible expérimentalement est la fluctuation d'énergie cinétique, pour une valeur fixée de l'énergie totale. Nous vérifions qu'à l'intérieur de la zone de coexistence, ces fluctuations deviennent anormalement grandes et s'accompagnent de comportements pseudo critiques pour la distribution en taille des fragments. Nous obtenons ces résultats dans le cadre du modèle du gaz sur réseau, avec un hamiltonien de plus proche voisins. Afin de compléter cette étude, nous analysons le comportement des observables lorsque les interactions sont à longue portée. Nous nous concentrons sur la problématique nucléaire en considérant l'effet des interactions coulombiennes. Enfin nous abordons en perspective des points spécifiques à la physique nucléaire : le rôle de l'isospin et des effets quantiques.
1 :  GANIL - Grand Accélérateur National d'Ions Lourds
Température de transition – gaz – liquides – physique nucléaire – thermodynamique statistique – mécanique statistique – transitions de hase – Ising modéle d' – phénomènes critiques

Phase transitions are universal properties of interacting matter. They are well described if the considered system in infinite, by using standard thermodynamics. But in the case of small systems like atomic nuclei, this formalism cannot be applied anymore. Our aim is to propose a statistical mechanics approach in order to define the thermodynamical features of small open system subject to non-saturating forces. We concentrate in particular on the definition and characterization for such systems of phase transitions belonging to the liquid gas universality class. Theoretical and experimental observables are defined to signal the occurrence and the order of this transition without any ambiguity. One of the most relevant and experimentally accessible observables consists in the study of kinetic energy fluctuations for a fixed value of the total deposited energy. In a first order phase transition such fluctuations become anomaly high and at the same time the size distribution appears to behave critically. All our results are obtained within numerical simulations of the lattice gas model with a nearest neighbors attractive interaction. Finally we check the influence of non-saturating forces, developing the specific example of the Coulomb interaction in the nucleus. Future improvements and perspectives at this work consist in the analysis of specific effects occurring in nuclei : isospin and quantum mechanics.
Transition temperature – gas – liquids – nuclear physics – statistical thermodynamics – statistical mechanics – phase transformations – Ising model – critical phenomena

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