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Unpolarized SIDIS Cross Section from a 3He Target
No full textThe unpolarized semi-inclusive deep-inelastic scattering (SIDIS) differential cross sections in He() have been measured for the first time in Jefferson Lab experiment E06-010 performed with a GeV beam on a He target. The experiment focuses on the valence quark region, covering a kinematic range $0.12 In this dissertation, the studies for the unpolarized SIDIS differential cross sections are presented. The dissertation will start with the introduction on the physics related to SIDIS, then the experiment E06-010 will be described, followed by the data analysis. The results of the unpolarized SIDIS differential cross sections will be shown afterwards with discussions.In addition to the work on the unpolarized SIDIS, the author also updated the approximated formalism for radiative effects (REs) for inclusive scattering channels (lifted the energy peaking approximation of the formalism). This updated formalism and a detailed discussion of the approximations in different formalisms of REs are presented in the appendix.</p
Intra-unit-cell magnetic order in cuprate high temperature superconductors
No full textCette thèse a pour motivation l'étude de l'ordre magnétique à q=0 dans les cuprates supraconducteurs à haute température critique. Cet ordre a déjà été reporté dans quatre familles de cuprates grâce à la diffusion de neutrons polarisés. Il est établi, sur une large gamme de dopage en trous, que cet ordre se développe à partir d'une température Tmag comparable à la température d'apparition de la phase de pseudo-gap T*. Ces observations sont compatibles avec un modèle de boucles de courant, qui induisent des moments magnétiques orbitaux. Les symétries mises en jeu sont la brisure par renversement du temps et l'invariance par translation. D'un point de vue expérimental, il s'agit non seulement de vérifier systématiquement l'existence de cet ordre magnétique, mais également de saisir sa nature. Nous nous sommes particulièrement intéressés à l'étude de deux systèmes bicouches, YBa2Cu3O6+x et Bi2Sr2CaCu2O8+x. Dans un premier temps, nous avons montré la persistance de l'ordre magnétique à q=0 pour une valeur de Tmag relativement élevée, dans des échantillons proches du dopage optimal. Toutefois, l'intensité magnétique associée est fortement réduite. Nous avons montré que ceci était en fait dû à la présence de domaines de taille finie, l'ordre est à courte portée. Aussi, nous avons déterminé le facteur de structure le long de l'axe c, il présente une décroissance rapide unique. Dans le cadre des boucles de courant, une possible modélisation consisterait en une résultante de deux anapoles pointant le long de b* au sein de la bicouche. D'autre part, nous avons confirmé l'existence d'un moment magnétique incliné sous Tmag. Nous avons cependant mis en évidence un caractère Ising le long de l'axe c à haute température. Enfin, nous avons prouvé que le signal associé à l'ordre magnétique à q=0 continue d'augmenter dans l'état supraconducteur.This work is motivated by the study of the intra-unit-cell magnetic order in cuprate high temperature superconductors. It has been already reported in four cuprate families by using polarized neutron scattering, and it is well documented in a wide hole doping range. This order develops below Tmag, which matches the pseudo-gap temperature T*. This magnetic phase could be induced by the staggered orbital magnetism within the unit cell as proposed in the loop current model. This intra-unit-cell magnetic order indicates that time reversal symmetry is broken, but translation invariance is preserved. Experimentally, the goal is not only to systematically verify the existence of this intra-unit-cell magnetic order, but also to seize its nature. We particularly focused on two bilayer systems, YBa2Cu3O6+x and Bi2Sr2CaCu2O8+x. First, we revealed the persistence of the intra-unit-cell magnetic order at relatively high Tmag, near optimal doping. Compared to samples with a lower hole doping level, the magnetic intensity is strongly reduced. We demonstrated that this is due to finite magnetic correlation lengths. Moreover, we determined the associated magnetic structure factor along c, which displays a unique sharp decreasing. It is consistent with a model in which the sum of two anapoles within the bilayer is pointing along b*. Besides, below Tmag, we confirmed the existence of a tilt of the magnetic moment. However, we showed that at high temperature an Ising-like response along the c-axis is recovered. Finally, we proved that the magnetic signal associated to the intra-unit-cell magnetic order is still increasing in the superconducting state
Magnétisme de bande et Supraconductivité : l'apport de la diffusion inélastique des neutrons
No full textLa technique de diffusion des neutrons permet d'étudier les corrélations magnétiques statiques et dynamiques sur une large gamme d'énergies et de vecteurs d'onde dans l'espace des phases. Elle offre une mesure directe de la partie imaginaire de la susceptibilité magnétique généralisé qui contient toutes les informations relatives aux excitations magnétiques d'un système. Dans un métal, les propriétés magnétiques sont principalement véhiculés par les spins des électrons itinérants. Nous décrirons comment la susceptibilité magnétiques est déterminé à partir des propriétés d'un liquide d'électrons, puis comment les excitations magnétiques rétro-agissent sur les propriétés des électrons. En passant d'un état métallique à un état supraconducteur, les électrons s'apparient pour former des paires d'électrons condensés dans un état quantique macroscopique. Aux électrons, se substituent de nouvelles quasiparticules. Nous décrirons comment la susceptibilité magnétique est modifiée et pour quelle raison de nouvelles excitations collectives peuvent apparaitre. Nous insisterons sur le fait que les électrons engendrent des excitations magnétiques qu'ils peuvent ensuite absorber, émettre ou encore (théoriquement) s'échanger pour induire une interaction attractive effective conduisant à la formation de paires d'électrons supraconductrices. Une fois ces concepts présentés, nous donnerons quelques exemples de la mesure de la partie imaginaire de la susceptibilité magnétique par diffusion inélastique des neutrons dans un métal normal, puis dans des matériaux supraconducteurs. Nous conclurons par quelques remarques d'ordre général permettant au lecteur de s'ouvrir à des problématiques que nous n'aurons pas abordés
Novel magnetic order in the pseudogap state of high- copper oxides superconductors
No full textInternational audienc
Les supraconducteurs à base de fer
No full textVingt-deux ans après la découverte de la supraconductivité dans des oxydes de cuivre, une
deuxième famille de matériaux supraconducteurs à haute température critique, cette fois-ci
à base de fer, a été mise au jour. Plus qu’une heureuse surprise, cette nouvelle
découverte prouve qu’il y a différentes voies pour atteindre des températures critiques
élevées.
Les applications de ces pnictures et chalcogénures de fer demeurent pour l’instant
confidentielles. Mais l’origine de leur supraconductivité, potentiellement différente de
celle des cuprates, souligne la grande fécondité de la physique des solides, et constitue
un nouveau défi de taille pour la théorie
Oxydes de cuivre supraconducteurs : un record et toujours un mystère
No full textAlors que la supraconductivité atteint, en termes de température critique, des sommets
largement supérieurs à la température d’ébullition de l’azote, le mécanisme de la
supraconduction des matériaux à base d’oxydes de cuivre reste un mystère, vingt-cinq ans
après leur découverte.
Leur structure bidimensionnelle et la présence de fortes corrélations électroniques sont
les indices d’une supraconductivité non conventionnelle.
La clé pourrait se cacher dans la nature inattendue de l’état métallique préfigurant
cette supraconductivité
Loop currents in quantum matter
No full textIn many quantum materials, strong electron correlations lead to the emergence
of new states of matter. In particular, the study in the last decades of the
complex phase diagram of high temperature superconducting cuprates highlighted
intra-unit-cell electronic instabilities breaking discrete Ising-like
symmetries, while preserving the lattice translation invariance. Polarized
neutron diffraction experiments have provided compelling evidences supporting a
new form of intra-unit-cell magnetism, emerging concomitantly with the
so-called pseudogap state of these materials. This observation is currently
interpreted as the magnetic hallmark of an intra-unit-cell loop current order,
breaking both parity and time-reversal symmetries. More generally, this
magneto-electric state is likely to exist in a wider class of quantum materials
beyond superconducting cuprates. For instance, it has been already observed in
hole-doped Mott insulating iridates or in the spin liquid state of hole-doped
2-leg ladder cuprates.Comment: 7 figures, 1 glossary, accepted in Comptes Rendus Physique (2021
a - b Anisotropy of the Intra-Unit-Cell Magnetic Order in YBa2Cu3O6.6
No full textWithin the complex phase diagram of the hole-doped cuprates, seizing the nature of the mysterious pseudogap phase is essential for unraveling the microscopic origin of high-temperature superconductivity. Below the pseudogap temperature T*, evidence for intra-unit-cell orders breaking the fourfold rotation symmetry have been provided by neutron diffraction and scanning tunneling spectroscopy. Using polarized neutron diffraction on a detwinned YBa2Cu3O6.6 sample, we here report a distinct a - b anisotropy of the intra-unit-cell magnetic structure factor below T*, highlighting that intra-unit-cell order in this material breaks the mirror symmetry of the CuO2 bilayers. This is likely to originate from a crisscrossed arrangement of loop currents within the CuO2 bilayer, resulting in a bilayer mean toroidal axis along the b direction.Agence Nationale pour la Recherche (ANR) [ANR-14-CE05-0007, ANR-14-OHRI-0010]SCI(E)ARTICLE911
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