Mesure de relations de fluctuation-dissipation dans un verre de spin

Jury : President : H.J. Hilhorst Rapporteurs : Ph. Refregier, G. Parisi Autres : H. Bouchiat, D. GrempelThis PhD work presents an original experimental setup allowing to measure and compare spontaneous magnetization fluctuations and the corresponding response to a magnetic field. This quantitative comparison allows, via the Fluctuation-Dissipation theorem (FDT), a absolute determination of the sample's temperature, when it is at thermal equilibrium. For glassy systems, the "effective temperature"---an extension of temperature preserving the formalism of the FDT for systems with weak-entropy production---is now accessible. A spin glass sample ($CdCr_{1,7}In_{0,3}S_4$) extensively characterized allows the measurement. The deeply aging, non-stationary regime, is investigated; the necessary measurement of the spontaneous fluctuations is very delicate (the amplitude of these fluctuations corresponds to the sample's response to variations of the order of $1/10^6$ of the earth's magnetic field). The results show first of all a quasi-stationary dynamics, as previously obtained. The strongly aging regime is now also reached. However, the measures can not be directly translated into term of effective temperature, the coexistence of quasi-stationary and aging dynamics being experimentally systematically observed. A scaling analysis is used to separate these two contributions. Subject to the validity of this analysis, the measures confirms the main predicted characteristics of the effective temperature. In particular, no dependence on the age of the system is found. However, the different known models do not allow to explain completely all the characteristics of the measured effective temperature, and some of them seem still paradoxical...Ce travail de thèse présente un dispositif expérimental original permettant la mesure, dans des conditions comparables, des fluctuations de l'aimantation d'un échantillon et de sa réponse à un champ magnétique. Une comparaison quantitative permet, via le théorème de fluctuation-dissipation, une mesure absolue de la température lorsque l'échantillon est à l'équilibre thermodynamique. Pour des systèmes vitreux, la "température effective" ---une extension conservant le formalisme du théorème de fluctuation-dissipation de la température pour les système à faible production d'entropie--- est rendue accessible. Un échantillon "verre de spin" ($CdCr_{1,7}In_{0,3}S_4$) aux propriétés vitreuses étudiées depuis de nombreuses années a permis cette mesure. Le régime fortement vieillissant, non-stationnaire, est étudié; la mesure nécessaire des fluctuations thermiques est très délicates (l'amplitude de ces fluctuations correspond à la réponse de l'échantillon à des variations de l'ordre du millionième du champ magnétique terrestre). Les résultats obtenus montrent en premier lieu une dynamique de quasi-équilibre, confirmant des résultats précédents. Le régime fortement vieillissant est maintenant également atteint. Toutefois, les mesures ne peuvent pas être traduites directement en terme de température effective, car expérimentalement, on observe systématiquement la coexistence d'une dynamique stationnaire et de la dynamique de vieillissement. Une analyse par scaling est proposée pour séparer ces deux contributions. Sous réserve de validité de cette analyse, les mesures confirment alors les principales caractéristiques attendues pour la température effective, et notamment son indépendance en fonction de l'âge du système. Les différents modèles connus ne permettent cependant pas d'expliquer complètement toutes les caractéristiques de la température effective mesurée, certaines d'entre elles paraissant encore antinomiques..