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AVIS DE SOUTENANCE DE THESE
Monsieur Vincent DEBIERRE est autorisé à présenter ses travaux en vue de l’obtention du diplôme
national de DOCTORAT délivré par l’école CENTRALE MARSEILLE
le 25 septembre 2015, à 14h00
dans l’amphithéâtre Ponte, Campus de Saint Jérôme.
Titre: “La Fonction d'Onde du Photon en Principe et en Pratique”.
Ecole Doctorale : ED 352 - Physique et Sciences de la Matière
Spécialité : Optique, Photonique, et Traitement d’Image
Rapporteurs :
Madame Margaret HAWTON, Professeur Emérite, Lakehead University, Canada.
Monsieur Pascal DEGIOVANNI, Directeur de Recherche, CNRS, Labo. de Phys. ÉNS Lyon, France.
Membres du Jury :
Madame Margaret HAWTON, Professeur Emérite, Lakehead University, Canada.
Monsieur Pascal DEGIOVANNI, Directeur de Recherche, CNRS, Labo. de Phys. ÉNS Lyon, France.
Monsieur Paolo FACCHI, Professeur associé, Univ. degli Studi di Bari, Italie.
Monsieur Evgueni KARPOV, Senior Researcher, Univ. Libre de Bruxelles, Belgique.
Monsieur Alexandre MATZKIN, Chargé de Recherche, CNRS, LPTM, France.
Monsieur Frédéric ZOLLA, Professeur, Aix-Marseille Université, France.
Monsieur Thomas DURT, Professeur, Aix-Marseille Université, France.
Monsieur André NICOLET, Professeur, Aix-Marseille Université, France.
Résumé :
Nous nous sommes intéressés à quelques questions d’optique et d’électrodynamique quantiques. Le fil rouge de nos
interrogations est la fonction d’onde du photon, dont nous avons examiné en détail la construction formelle, dans le cas
le plus simple, à savoir celui où l’on considère des photons libres, sans interactions. Nous avons également étudié les
propriétés de la fonction d’onde du photon en présence de sources. Comme une mécanique ondulatoire des électrons
peut être une approximation pertinente et utile de la théorie quantique des champs, une mécanique ondulatoire des
photons peut également s’avérer un outil intéressant, notamment pour l'optique quantique, l'électrodynamique en cavité
et la physique atomique. C'est dans cette mesure que la fonction d'onde du photon est un objet pertinent, et un outil
pouvant se révéler pratique.
La construction de la fonction d'onde du photon prend ses racines dans la théorie quantique des champs, qui offre la
définition la plus solide de l'objet "photon". Une fois cette définition bien posée, on peut construire la fonction d'onde
du photon. Une infinité de choix est a priori possible pour cette fonction d'onde, mais nous montrons que certains
critères, formels ou plus pragmatiques, permettent de faire un choix. Il reste alors deux candidates valables que l'on peut
relier à des objets habituels de l'électrodynamique : le potentiel vecteur et le champ électrique.
Parmi les problèmes pouvant être étudiés à l'aide de la fonction d'onde du photon, nous nous sommes concentrés sur
deux d'entre eux, proposant, pour l'électrodynamique en cavité, un modèle simple décrivant la "fuite"" des photons hors
d'une cavité d'électrodynamique. D'autre part, nous avons vu que la fonction d’onde du photon permet de décrire le
champ électromagnétique porté par le photon émis lors d’une transition d’un électron atomique d'un niveau d'énergie
excité vers un niveau d'énergie plus fondamental. C'est ce que nous avons fait dans ce travail en calculant le champ
émis durant une telle transition de manière rigoureuse.