Modélisation de la matière dans les conditions extrêmes: application aux exo- planètes
Stephane Mazevet (Ingénieur CEA/DAM), François Guyot (Professeur, Université Paris Diderot)
9h00/12h00 les mercredis matins du 3/11/2010 au 3/1/2011
La description de la matière dans des conditions extrêmes de température, de densité, est une problématique importante pour modéliser la Terre et les exoplanètes. Ces environnements extrêmes modifient fortement la structure électronique des matériaux à l'échelle microscopique et modifient leurs propriétés physiques telles que, par exemple, la structure cristalline, la température de fusion ou les coefficients de transport.
L'objectif de ce cours est d'introduire les différentes méthodes numériques aujourd'hui utilisées pour calculer les propriétés de la matière dans ces conditions et de les appliquer aux conditions extrêmes telles qu'elles sont rencontrées au cœur de la Terre, d'une planète géante ou d'une exo-planète de type terrestre. Ce cours s'appuie sur l'utilisation directe d'un programme de structure électronique et de simulations numériques attenantes en laboratoire informatique afin d'acquérir les algorithmes et les modèles physiques aujourd'hui mises en œuvre dans ce domaine.
Ce cours sera l’occasion d’examiner les modèles actuels d’exoplanètes de type terrestre mais plus grosses que la Terre elle-même (« super-Terres »)
- Plan du cours :
- Planètes telluriques et planètes géantes
- Structure électronique des atomes
- L'état condensé et les hautes pressions
- L'état liquide et les plasmas denses
- Modélisation planétaire
cours 1 : 3/11/2010Base de mecanique quantique, equation de schrodinger force et contrainte, approximation particule indépendente, exchange et correlation, solide periodique, zone de brillouin, theoreme de Bloch, Symmetries, densite d'etats
cours 2 : 10/11/2010introduction geophysique et exoplanetes, Structure et propriétés thermiques, Thermodynamique planétaire
cours 3: 17/11/2010 introduction aux quantites fondamentales et domaine experimental etat fondamental, pression/volume, transition de phase, contraintes elasticite, spectre de phonon, proprietes thermiques et diagramme de phase, excitation electronique et spectroscopie
cours 4 24/11/2010-DFT , TFD, Theoreme de Hohemberg-Kohn, equations de Kohn Sham , fonctionelles exchange correlation, Resolution de KS, Equation de schrodinger a 1 electron
cours 5 : 1/12/2010 - Pseudopotentiels, Construire un pseudopotentiel (en salle info), transferabilite, PAW, TD atompaw
cours 6 : 8/12/2010 - Onde plane et grille (en salle info)equation de Schrodinger , resolution avec base onde plane , Theoreme Bloch bandes,TD molecule d'hydrogene
cours 7 : 15/12/2010 - Stabilite de Si et Fe, de l'atome à la phase condensée (en salle info), TD phases du Fer et Si
cours 8 : 3/1/2011 - Dynamique moleculaire (en salle info) algorithme de verlet, ensembles de simulation, TD etat liquide en DM classique
