Séminaire EDP, Analyse et Applications | Metz

Je décrirai des résultats récents sur des versions nonlocales d’une conjecture célèbre de De Giorgi sur la régularité des ensembles de niveau de solutions d’équations elliptiques. Dans un premier temps, on s’intéresse au laplacien fractionnaire puis je décrirai le cas d’opérateurs plus généraux pour lesquels une extension a la Caffarelli-Silvestre n’est pas disponible. 

Nous présenterons un code de calcul robuste, efficace et avec un excellent passage à  l’échelle : G.P.S. (Gross-Pitaevskii Solver). GPS est un code qui peut aussi bien calculer des solutions stationnaire ou dépendantes du temps à  l’équation Gross-Pitaevskii, et permet ainsi d’étudier soit les condensats de Bose-Einstein (BEC), ou bien de la « turbulence superfluide » par exemple, ces phénomènes étant parmi les plus étudiés de la physique quantique. Afin d’obtenir des solutions les plus précises possibles, nous utilisons des schémas quasi spectraux pour la discrétisation des opérateurs différentiels. Dans le but de pouvoir utiliser aussi bien la machine de bureau la plus simple, que le supercalculateur le plus puissant du monde, nous avons implémenté deux schémas de communication MPI, ainsi qu’une programmation hybride à  l’aide de la librairie OpenMP. L’addition de schémas de très haute précision et la possibilité de pouvoir utiliser un raffinement de maillage très fin (jusqu’à  2048^3), nous permet de pouvoir reproduire des résultats expérimentaux avec une précision très satisfaisante.

Partant du XIXè problème de Hilbert sur l’analyticité des minimiseurs de fonctionnelles convexes, je présenterai des résultats de classification des solutions de l’équation de Lane-Emden, posée sur une bande ou sur un cône.

Nous présenterons la philosophie du calcul paracontrollé, introduit récemment par Gubinelli, Imkeller et Perkowski. Celui-ci peut être pensé comme une amélioration du calcul pseudo-différentiel, pour suivre l’intéraction d’une singularité. Nous verrons comment cela peut être utilisé pour l’étude d’EDPs singulières (stochastiques), dont le prototype est le modèle gPAM (generalized Parabolic Anderson Model). Puis, on expliquera comment on peut se soustraire du cadre Euclidien et définir un calcul paracontrollé dans un cadre métrique-mesuré associé à  un semigroupe d’opérateurs.

On considère l’équation de Schrödinger non-linéaire sur un domaine borné en dimension deux. On montre comment on peut utiliser les polynômes de Laguerre et de Hermite pour renormaliser la non-linéarité (renormalisation de Wick). Ensuite, grâce à  des méthodes de compacité, on construit des solutions globales à  NLS sur le support de la mesure. Ceci et un travail en commun avec Tadahiro Oh (Edimbourg).

La théorie des perturbations des opérateurs linéaires a été introduite par Rayleigh dans les années 1870, et a été utilisée pour la première fois en mécanique quantique dans un article publié par Schrödinger en 1926. L’étude mathématique des perturbations d’opérateurs auto-adjoints a été amorcée par Rellich en 1937, et a fait depuis lors l’objet de très nombreuses publications. La théorie des perturbations des problèmes aux valeurs propres non linéaires joue un rôle important en physique et chimie quantique, o๠elle est utilisée en particulier pour calculer la réponse d’une molécule ou d’un matériau à  un champ électro-magnétique extérieur (polarisabilité, hyperpolarisabilités, susceptibilité magnétique, rotation optique, résonance magnétique, …) dans le cadre de modèles de champ moyen. Dans cet exposé, je rappellerai les bases mathématiques de la théorie des perturbations des opérateurs linéaires, je présenterai quelques résultats théoriques récents relatifs aux perturbations des problèmes aux valeurs propres non linéaires et je montrerai que cette approche peut être utilisée pour accélérer les simulations numériques.

Résumé

Les modèles d’interaction fluide-structure présentés dans cet exposé écrivent le mouvement par auto-propulsion d’une structure déformable immergée dans un fluide. Les équations du fluide (Navier-Stokes, Stokes) sont couplées avec la dynamique du solide qui est soumis à  des déformations imposées. Pour les équations de Navier-Stokes incompressibles, une éthode des caractéristiques a été développée pour traiter numériquement les termes inertiels tout en tenant compte de la présence de la structure déformable. Dans le cas d’un faible nombre de Reynolds, on présentera un problème de contrôle optimal dans lequel on cherche la déformation optimale qu’il faut appliquer à  une sphère pour l’amener en un temps minimal d’un point donné à  un autre dans un fluide de Stokes. On construira en particulier des solutions optimales explicites pour un problème linéarisé

Résumé

The Hartree equation is an important example of nonlinear Schrödinger evolution. It can be derived as the mean field limit of a system of many non-relativistic bosons with pair interaction. Such a limit is now well understood for a wide class of interaction potentials and initial quantum configurations. The model has many physical applications, e.g. in studying Bose-Einstein condensation. It is thus important to have a control of the rate of convergence towards the limiting dynamics, for it would give a quantification of the error caused by the approximation of many particles with an infinite number of them. In this talk I will present a recent result, obtained with Z. Ammari and B. Pawilowski, where we provide bounds for the rate of convergence towards the Hartree dynamics for generic many-body initial quantum states.