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Van Wijland, Frédéric (1971-....).

Overview
Works: 11 works in 16 publications in 2 languages and 19 library holdings
Roles: Thesis advisor, Opponent, Author, Other
Publication Timeline
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Most widely held works by Frédéric Van Wijland
MARCHES ALEATOIRES ET PROBLEMES DE REACTION-DIFFUSION by Frédéric Van Wijland( Book )

2 editions published in 1998 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

CETTE THESE COMPREND DEUX PARTIES. LA PREMIERE EST CONSACREE A L'ETUDE DE QUELQUES PROPRIETES DE LA MARCHE ALEATOIRE SIMPLE, LA SECONDE TRAITE DES REACTIONS LIMITEES PAR DIFFUSION AVEC TRANSITION DE PHASE DANS L'ETAT STATIONNAIRE. DANS LA PARTIE TRAITANT DE LA MARCHE ALEATOIRE SIMPLE, L'OBJET CENTRAL DE L'ETUDE EST LE SUPPORT DE LA MARCHE, C'EST-A-DIRE L'ENSEMBLE DES SITES VISITES. NOUS CONSIDERONS EN DETAIL LES PROPRIETES TOPOLOGIQUES DU SUPPORT D'UNE MARCHE BIDIMENSIONNELLE. COMBIEN Y A-T-IL D'ILOTS DE SITES NON VISITES ENFERMES DANS LE SUPPORT APRES UN GRAND NOMBRE DE PAS ? QUELLE EST LA LONGUEUR DE LA COURBE FORMANT L'INTERFACE ENTRE LES REGIONS VISITEES ET LES REGIONS NON VISITEES ? NOUS MONTRONS ALORS QUE LE NOMBRE DE SITES VISITES, LE NOMBRE D'ILOTS ET LA LONGUEUR DE LA FRONTIERE, FLUCTUENT PROPORTIONNELLEMENT A UNE UNIQUE VARIABLE ALEATOIRE. EN DIMENSION 3, NOUS MONTRONS QUE LA PROPRIETE D'UNIVERSALITE DES FLUCTUATIONS VAUT TOUJOURS POUR LES VARIABLES ANALOGUES, MAIS QU'ELLE EST MISE EN DEFAUT DES QUE D > 3. NOUS CONCLUONS PAR LES PROPRIETES D'AUTO-CORRELATION TEMPORELLE DE CES VARIABLES. NOUS ETUDIONS DANS LA SECONDE PARTIE UNE REACTION MODELISANT LA PROPAGATION D'UNE EPIDEMIE METTANT EN JEU DEUX ESPECES. SON ETAT STATIONNAIRE PRESENTE UNE TRANSITION DE PHASE CONTINUE ALORS QUE L'ON VARIE LA DENSITE TOTALE DE PARTICULES DE PART ET D'AUTRE D'UNE VALEUR SEUIL. CETTE TRANSITION EST CARACTERISEE PAR DES LOIS D'ECHELLE QUE NOUS DETERMINONS EN EXPLOITANT UNE VERSION DYNAMIQUE DU GROUPE DE RENORMALISATION A LA WILSON. NOUS CONSIDERONS LE PROBLEME OBTENU EN REMPLACANT LE MOUVEMENT PUREMENT DIFFUSIF DES PARTICULES PAR DES VOLS DE LEVY. NOUS CHERCHONS A ETENDRE NOS METHODES D'ETUDE AUX REACTIONS SE DEROULANT EN PRESENCE D'UN DESORDRE GELE
Non-perturbative Renormalization Group Approach to Some Out-of-Equilibrium Systems : Diffusive Epidemic Process and Fully Developed Turbulence by Malo Tarpin( )

1 edition published in 2018 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Cette thèse porte sur l'étude de deux systèmes critiques hors-équilibre par les outils du groupe de renormalisation non-perturbatif (NPRG).Le premier système est le processus de diffusion épidémique, qui modèle la propagation d'une épidémie avec guérison sans immunisation. Ce modèle exhibe une transition de phase continue lorsque l'épidémie subit une extinction. Nous avons utilisé une approximation du NPRG nommée l'approximation du potentiel local modifiée pour l'étude cette transition de phase. Nous avons été conduit à nous interroger sur les résultats antérieurs, obtenus dans le cadre du groupe de renormalisation perturbatif. En particulier, l'appartenance de cette transition de phase à la classe d'universalité de la percolation dirigée avec quantité conservée en basse dimension est remise en question.Le second système est la turbulence pleinement développée isotrope et homogène, décrite par l'équation de Navier-Stokes. L'état stationnaire de ce système dissipatif possède une cascade d'énergie dont la phénoménologie est typique des systèmes invariants d'échelle, tel qu'un spectre d'énergie en loi de puissance. Une examen plus approfondie révèle que l'invariance d'échelle est brisée de manière subtile, ce qui donne lieu à des phénomènes d'intermittence. Nous avons utilisé un développement à grand nombre d'onde du NPRG pour étudier la dépendance temporelle des fonctions de corrélations dans ce système et la possibilité d''intermittence dans la cascade directe en turbulence bidimensionnelle
Potentiels chimiques dans des systèmes stationnaires hors d'équilibre en contact : une approche par les grandes déviations by Jules Guioth( )

1 edition published in 2018 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This thesis deals with the statistical physics of out-of-equilibrium systems maintained in a steady state. More specifically, this work focuses on macroscopic conserved quantities (volume, mass, etc.) that can be exchanged between several out-of-equilibrium systems brought into contact. The contact between two systems is a fundamental situation in classical thermodynamics of equilibrium systems, since it allows one to define the notion of intensive thermodynamic parameter such as temperature, pressure, chemical potential, etc., derived from the same thermodynamic potential. For non-equilibrium steady state systems, the general existence of such intensive parameters remains an open issue. By focusing on the contact situation between two out-of-equilibrium stochastic systems on lattice in homogeneous states, we show the existence of a large deviation function attached to the overall densities of both systems, when the frequency of particle exchange between them is low. This large deviations function, analogous to a free energy, satisfies a so-called Hamilton-Jacobi equation. We identify the natural conditions for which the large deviation function is additive, leading to the definition of non-equilibrium chemical potentials. Nevertheless, we show that the latter generically depends on the contact dynamics and therefore do not obey any equation of state. In the absence of a macroscopic detailed balance, the Hamilton-Jacobi equation is much more difficult to solve. A perturbative analysis with respect to the driving forces allows one to show that additivity is generically broken. Beyond this additivity property, this large deviations function can - under certain assumptions - be related to the work applied by an external potential through a generalisation of the second law. We also discuss different ways to get access experimentally to this out-of-equilibrium free energy.Based on this general theoretical analysis, we eventually provide several illustrations on standard stochastic lattice models (Zero Range Process and Driven Lattice gases in particular) as well as a detailed analysis of an original, exactly solvable, mass transport model. Standard models of independent self-propelled particles are also discussed. The importance of the contact is eventually fully revealed, in agreement with recent literature, either in terms of the dynamics at contact itself or because of its position with respect to both systems
Applications de la thermodynamique des histoires aux systèmes vitreux by Kristina Van Duijvendijk( Book )

2 editions published in 2009 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This thesis concerns systems called "glassy" since their dynamics becomes very slow either because of kinetic constraints (like in the true glasses) or because of quenched disorder (like in the spin glasses). The originality of this thesis lies in tackling these problems, which were the object of several theoretical, numerical and experimental works during the last decade, through the 'thermodynarnics formalism of histories'. It's a very elegant formalism which attempts to define the basic principles of out of equilibrium statistical physics by analogy with the Botzmann-Gibbs principles for equilibrium statistical physics : while equilibrium thermodynamics is based on the notion of entropy and free energy which can be considered as large deviation functions for Systems containing a great number of degrees of freedom, thermodynamics of histories is based on large deviation functions characterising dynamics over large time I scales. This thesis gives a purely dynamical description of the glassy state for several Systems having glassy dynamics such as kinetically constrained models, trap and random energy models and for a p-spin model with p equal 2. Actually we find that the glassy state is a consequence of the cohexistence between several dynamical régimes followed by these Systems
Thermodynamique des histoires et fluctuations hors d'équilibre by Vivien Lecomte( Book )

2 editions published in 2007 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

La thermodynamique étudie les fluctuations des configurations adoptées par un système, mais ce point de vue n'est pas adapté aux situations où les fluctuations des histoires sont importantes. Dans une première partie, nous adaptons le formalisme de Ruelle au cas des systèmes markoviens en temps continu. Il apparaît que tous les concepts de la théorie (fonction de partition dynamique, pression topologique) s'obtiennent comme des fonctions de grandes déviations de certaines observables extensives en temps. Nous développons une approche en champ moyen, basée sur la construction d'une énergie libre dynamique à la Landau-Ginzburg, dont découlent toutes les observables de la théorie. Nous exposons également un algorithme qui permet de les évaluer en dimension finie. L'application de ces méthodes à des modèles de verres montre que l'état stationnaire de ces systèmes est situé exactement au point d'une transition de phase dynamique du premier ordre (entre deux phases active et inactive) ce qui justifie l'image heuristique de coexistence de phase dynamique proposée pour décrire ces modèles. La seconde partie traite spécifiquement des fluctuations de courant dans des systèmes pour lesquels peu de résultats généraux sont disponibles : (i) un modèle de spins très loin de l'équilibre au contact de deux bains thermiques, (ii) un modèle d'exclusion symétrique en dimension 1, (iii) des exemples de systèmes superdiffusifs. Dans tous ces systèmes, nous déterminons le comportement en loi de puissance de la fonction de grandes déviations et, lorsque c'est possible, la fonction de grandes déviations elle-même ou les fonctions d'échelles qui correspondent à différents régimes de courant
Grandes déviations d'exposants de Lyapunov dans les systèmes étendus by Tanguy Laffargue( Book )

2 editions published in 2015 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Lyapunov exponents are natural observables to quantify the chaoticity of a trajectory. They thus appear as good candidates to discriminate between different dynamical regimes, allowing to study phenomena such as the onset of turbulence which goes hand in hand with the emergence of chaotic trajectories in an otherwise regular flow-or the glass transition-which can be seen as a transition from diffusive dynamics to an arrested, frozen-in, and ergodicity-breaking regime. The present thesis strives to apply the thermodynamic formalism of Sinai, Ruelle and Bowen which transposes in trajectory space the language of equilibrium statistical physics-to fluctuations of Lyapunov exponents in spatially extended systems, for which only few results are available. We begin by presenting a numerical method to sample trajectories of atypical chaoticity in spatially extended systems, hence revealing their various dynamical structures. We also exhibit how this algorithm can be used to measure the dynamical free energy, opening the way for the study of dynamical phase transitions resulting from the possible coexistence of these structures. This method is in particular applied to the Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou (FPU) chain of anharmonic oscillators. Next, we show how fluctuations of the largest Lyapunov exponent in systems of interacting particles with underlying diffusive dynamics can be analytically characterized. Carrying out this program allows us to establish interesting connections with damage spreading and reaction-diffusion processes
Etats vitreux et bloqués des sphères harmoniques by Hugo Jacquin( Book )

2 editions published in 2012 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Cette thèse est consacrée à l'étude théorique de la transition vers l'état solide amorphe. Deux approches théoriques coexistent dans l'étude de la transition vitreuse: la théorie de couplage de modes, qui tente de décrire le ralentissement de la dynamique des verres structuraux à l'approche de leur transition vitreuse, et la théorie de la transition de premier ordre aléatoire, qui se focalise sur la description aux temps longs de ces systèmes, en faisant des hypothèses sur la distribution de leurs états métastables. Pour certains modèles de systèmes désordonnés en champ moyen, ces deux approches peuvent être conciliées de façon exacte, mais la situation en dimension finie, sur laquelle cette thèse se concentre, laisse plusieurs questions en suspens. Nous présentons en premier lieu une approche théorique de la dynamique des verres qui permet de clarifier certaines approximations impliquées dans la théorie de couplage de modes, et qui fournit un point de départ solide pour aller au-delà de cette théorie. En second lieu nous nous intéressons aux liens qui peuvent exister entre les deux approches décrites ci-dessus, et montrons qu'une partie au moins des résultats de la théorie de couplage de modes est contenue dans l'approche statique inhérente à la théorie de transition de premier ordre aléatoire, tout en fournissant un point de départ clair pour améliorer les résultats de cette dernière. Finalement, nous étudions le modèle des sphères harmoniques à très basse température et développons une théorie microscopique de sa transition de blocage qui capture une grande partie des observations expérimentales et numériques
Tracking nonequilibrium in living matter and self-propelled systems by Etienne Fodor( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Living systems operate far from equilibrium due to the continuous injection of energy provided by ATP supply. The dynamics of the intracellular components, such as proteins, organelles and cytoskeletal filaments, are driven by both thermal equilibrium fluctuations, and active stochastic forces generated by the molecular motors. Tracer particles are injected in living cens to study these fluctuations. To sort out genuine nonequilibrium fluctuations from purely thermal effects, measurements of spontaneous tracer fluctuations and of response are combined. We theoretically rationalize the observed fluctuations with a phenomenological model. This model, in turn, allows us to quantify the time, length and energy scales of the active fluctuations in three different experimental systems: living melanoma cells, living mouse oocytes, and epithelial tissues. Self-propelled particles are able to extract energy from their environment to perform a directed motion. Such a dynamics lead to a rich phenomenology that cannot be accounted for by equilibrium physics arguments. A striking example is the possibility for repulsive particles to undergo a phase separation, as reported in both experimental and numerical realizations. On a specific model of self-propulsion, we explore how far from equilibrium the dynamics operate. We quantify the breakdown of the irreversibility of the dynamics, and we delineate a bona fide effective equilibrium regime. Our insight into this regime is based on the analysis of fluctuations and response of the particles
Instabilités et dynamiques de particules en interaction dans un système quasi-unidimensionnel by Tommy Dessup( )

1 edition published in 2016 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Dans cette thèse nous présentons une description théorique et numérique détaillée des instabilités et des dynamiques observées dans des systèmes quasi-unidimensionnels de particules en interaction répulsive soumises à un bain thermique. Lorsque le confinement transverse décroît, ces systèmes présentent une transition structurelle les faisant passer d'une configuration en ligne à une configuration en zigzag, homogène ou inhomogène. Nous avons mis en évidence et expliqué le changement de caractère de cette bifurcation qui passe de sur-critique à sous-critique. La description quantitative de configurations d'équilibre stables, appelées " bulles ", a été réalisée, celles-ci correspondent à une coexistence de domaines en ligne et en zigzag.La dynamique des " bulles " a été ensuite étudiée à l'aide d'un modèle de particule effective diffusant dans un potentiel périodique induit par le caractère discret du système. Lorsque plusieurs " bulles " coexistent, elles interagissent et se réorganisent pour former une configuration stable à une seule " bulle " selon des mécanismes de coalescence ou de collapse. Nous avons montré que la topologie de la configuration peut induire des effets de frustration conduisant à une interaction attractive ou répulsive selon les cas.Enfin, nous avons montré que les fluctuations transverses des particules divergent à l'approche des seuils de transition et expliqué ces comportements par l'apparition de modes mous dans le spectre de vibration. Cette description en modes propres nous a permis par ailleurs de comprendre l'augmentation observée de la diffusion d'une chaîne de particules dans un potentiel périodique asymétrique par rapport à une chaîne libre
Interactions médiées dans la matière molle et tension de surface des fluides actifs. by Ruben Zakine( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

This thesis focuses on two topics ubiquitous in soft matter: first, mediated interactions between nano-to-micrometer sized objects, second, surface tension in out-of-equilibrium systems. The first part of this thesis is devoted to the properties of a system of particles whose interactions are mediated by a fluctuating background. We start with a nonequilibrium study and we show that the combination of mediated interactions and of the nonequilibrium drive leads to complex structures. Our predictions, beyond statistical mechanical methods, rest on extending the methods of nonlinear dynamics in pattern forming systems, to systems with a local conservation law. The second study of this part is dedicated to an equilibrium experimental system of colloidal particles embedded in lyotropic lamellar phases. Relying on a bottom-up approach, we implement the details of the interaction between each colloidal particle and each lamella to come up with an exact description of the effective force emerging between colloids. These analytical results are then used to discriminate between two types of interaction, both being possibly encountered in experiments. The second part of this thesis focuses on the notion of surface tension for interfaces involving active fluids. We will come up with a definition relating macroscopic forces to microscopic ones, either between particles or, when applicable, between particles and a confining medium. When the active fluid is in contact with a solid boundary, the solid-fluid surface tension is, in general, a more complex quantity than its equilibrium counterpart. By this we mean that its value may depend on the geometry or other details of the measuring device. We will also show that a carefully designed probe allows us to access an equation-of-state-abiding surface tension akin to its equilibrium counterpart. Liquid-vapor interfaces can also be encountered in assemblies of self-propelled particles when these undergo a motility-induced phase separation. We show also that the surface tension associated to a liquid-vapor interface possesses a mechanical definition that echoes the equilibrium one
Systèmes de transport multivoies : application au trafic piétonnier by Julien Cividini( )

1 edition published in 2014 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Dans cette thèse on étudie certaines applications de modèles simples de la physique théorique au trafic piétonnier. Ces modèles sont tous des automates cellulaires, plus précisément des processus d'exclusion. Dans la première partie de le thèse on étudie un système unidimensionnel, le processus d'exclusion simple totalement symétrique (TASEP), un modèle paradigmatique de particules qui sautent dans une direction favorisée sur un réseau. Le TASEP peut être utilisé pour modéliser de nombreux phénomènes de transport, et ici on l'étudie avec des schémas de mise à jour adaptés aux piétons. Le “frozen shuffle update”, schéma plutôt régulier, est défini et ses propriétés principales sont déterminées exactement sur un anneau, avec conditions aux bords ouvertes et pour deux voies qui se croisent en un seul site. Une théorie du domain wall (mur séparant des domaines) exacte au niveau microscopique est alors construite pour un TASEP avec mise a jour parallèle. On montre que cette dernière est en désaccord avec les prédictions précédentes et que la différence vient de corrélations à courte portée qui sont habituellement négligées pour les schémas de mise à jour présentant des fluctuations plus importantes. Dans la seconde partie on combine plusieurs TASEP afin de former un croisement à deux dimensions comprenant deux flux de particules qui s'intersectent perpendiculairement. Sur un tore on observe une alternance de diagonales de particules de chaque type qu'on voit aussi chez les vrais piétons. Cette structure est alors expliquée par une analyse de stabilité linéaire d'équations type champ moyen. Avec des conditions aux bords ouvertes les diagonales s'inclinent légèrement, donnant naissance à “l'effet chevron”, qu'on observe aussi bien pour les particules que pour les équations. L'effet chevron est fondamentalement nonlinéaire, mais peut tout de même être expliqué par des calculs d'interactions effectives entre les particules, de manière similaire à ce qui est fait en mécanique des fluides. Pour finir, quelques généralisations naturelles sont rapidement étudiées numériquement pour tester l'applicabilité du modèle aux piétons et la possibilité de mesurer l'effet chevron dans des expériences
 
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