Published June 4, 2003 | Version v1
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Contribution to quantum statistical mechanics of cold gases

Description

This thesis presents several results in statistical mechanics of cold gases. The first part mainly concerns non degenerate gases of fermions or bosons with spin (or pseudo-spin) 1/2. We derive a kinetic equation for such gases and use it to study spin transport properties, especially spin waves and Castaing's instability in a trap. Utilizing a hydrodynamic approach, we also calculate collective modes of oscillation of a one-dimensional trapped Bose gas at zero temperature. In a second part, we study equilibrium properties of dense cold gases. In the formalism of Ursell operators, we extend the quantum theory of cluster expansion from dilute to dense systems. This method is then used to study the statistics of exchange cycles in a Bose-Einstein condensate and the superfluid transition of an attractive Fermi gas. (author)

Abstract (French)

Cette these presente un certain nombre de resultats sur la mecanique statistique des gaz froids. La premiere partie concerne essentiellement les gaz peu degeneres de fermions ou de bosons avec un spin (ou un pseudo-spin) 1/2. Nous ecrivons une equation cinetique pour un tel gaz et nous en servons pour etudier les proprietes de transport de spin, notamment les ondes de spin et l'instabilite de Castaing dans un piege. En utilisant une approche hydrodynamique, nous calculons egalement les modes collectifs d'oscillation d'un gaz de Bose unidimensionnel dans un piege a temperature nulle. Dans une deuxieme partie, nous nous interesseons aux proprietes d'equilibre des gaz froids denses. En utilisant le formalisme des operateurs d'Ursell, nous etendons la theorie quantique du developpement en agregats des systemes dilues aux systemes denses. Nous appliquons ensuite cette methode a l'etude de la statistique des cycles d'un condensat de Bose-Einstein et a la transition superfluide d'un gaz de Fermi attractif. (auteur)

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Original title (French)
Contribution a la mecanique statistique quantique des gaz froids

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Imprint Pagination
266 p.
Report number
FRNC-TH--10831

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