Note ABES Etude théorique des effets relativistes induits par une impulsion lumineuse ultra-rapide dans la matière Theoretical study of relativistic corrections induced by an ultra-short and intense light pulse in matter Equation de Dirac Dynamique quantique relativiste Magnéto-optique non lin´eaire Transformation de Foldy-Wouthuysen Magnéto-optique non cohérente Dirac equation Nonrelativistic limit Coherent nonlinear magneto-optics Foldy-Wouthuysen Transformation Ultrafast demagnetization 530.1 Théorie quantique relativiste Théorie quantique relativiste des champs Équation de Dirac Aimantation Ce travail de thèse s’intéresse aux corrections relativistes induites par une impulsion lumineuse ultra-brève et intense dans la matière condensée. Il s’inscrit dans la thématique nouvelle de la désaimantation ultra-rapide cohérente de systèmes ferromagnétiques induite par une impulsion laser femto-seconde [Nature 5, 515 (2009)] [1]. Un couplage de nature relativiste entre les spins et les photons a été proposé pour expliquer les résultats expérimentaux observés dans [1]. La première partie de ce travail étudie la limite non relativiste du formalisme de Dirac en présence d’un champ électromagnétique dépendant du temps. En utilisant la transformation de Foldy-Wouthuysen , le hamiltonien électronique de Dirac en présence d’un champ électromagnétique dépendant du temps est développé au cinquième ordre en 1/m. Les résultats obtenus ont permis de postuler une expression générale de l’interaction directe entre le spin et le champ électromagnétique sous la forme d’un développement en série entière. Un travail similaire est réalisé dans le cadre du problème relativiste à deux électrons en interaction coulombienne. La diagonalisation du hamiltonien de Breit au troisième ordre en 1/m fait apparaître une interaction singulière entre le spin, le champ coulombien et le champ électromagnétique externe dépendant du temps. Dans la deuxième partie, on propose un modèle classique pour modéliser une expérience de magnéto-optique non-linéaire réalisée sur des échantillons ferromagnétiques. Les prédictions théoriques des angles de rotation Faraday sont comparées aux résultats expérimentaux de la référence [1] et permettent d’ouvrir une discussion à propos des mécanismes physiques gouvernant les phénomènes magnéto-optiques observés. Le rôle joué par l’interaction spin-orbite entre les spins et le champ électrique du laser est discuté. This thesis focuses on the relativistic corrections induced by an ultra-short and intense light pulse in condensed matter. It is part of the new theme of the coherent ultra-fast demagnetization of ferromagnetic systems induced by a femtosecond laser pulse [ Nature, 5, 515 (2009)] [1]. A relativistic coupling between spins and photons has been proposed to explain the experimental results obtained in [1]. The first part of this work focuses on the nonrelativistic limit of the Dirac’s formalism. By means of the Foldy–Wouthuysen transformation the nonrelativistic approximation of the external-electromagnetic-field Dirac equation to fifth order in powers of 1/m is obtained. Generalizing this result we postulate a general expression of the direct spin–field electronic hamiltonian valid at any order in 1/m. A similar work is performed on a two-interacting electrons system described with the Breit hamiltonian, whose the diagonalization at third order in 1/m illustrates an original coupling between the spin, the coulombian interaction and the time-dependent external electromagnetic field. In a second part, a classical model is developed for modeling ultrafast nonlinear coherent magneto-optical experiments performed on ferromagnetic thin films. Theoretical predictions of the Faraday rotation angles are compared to available experimental values and give meaningful insights about the physical mechanisms underlying the observed coherent magneto-optical phenomena. The crucial role played by the spin-orbit mechanism resulting from the direct interaction between the external electric field of the laser and the electron spins of the sample is underlined. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 3747451 Université de Strasbourg Strasbourg 2013-12-31 https://theses.hal.science/tel-00923154 application/pdf 3654542 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2012/hinschberger_yannick_2012_ed182.pdf http://www.theses.fr/2012STRAE041/abes https://theses.hal.science/tel-00923154 https://theses.hal.science/tel-00923154 https://theses.hal.science/tel-00923154 https://theses.hal.science/tel-00923154 Hinschberger Yannick 1984-04-18 FR 172052505 40403498 https://theses.fr/2012STRAE041 2012STRAE041 https://doi.org/10.70675/ee1de7d5ze59fz44bdz94c1za99d77a4389b 2012-10-15 Physique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Hervieux Paul-Antoine MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 056894546 Bigot Jean-Yves MADS_PRESIDENT_DU_JURY 032033311 Ledue Denis MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 071365443 Reuse François A. MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 119694875 Maamache Mustapha MADS_RAPPORTEUR_1 12485379X Robert Jacques MADS_RAPPORTEUR_2 École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 PH 156500019 Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 151842973 93794 ddc:530 Hervieux Paul-Antoine Bigot Jean-Yves Ledue Denis Reuse François A. Maamache Mustapha Robert Jacques École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) PDF 3747451 restriction 2012-10-15 2014-01-01 restriction 2012-10-15 2014-01-01