LPL - Laboratoire de Physique des Lasers

Condensats de Bose-Einstein (BEC)

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Condensats de Bose-Einstein - Rubidium

Thomas Badr, Romain Dubessy, Laurent Longchambon, Hélène Perrin, Avinash Kumar (post-doc), Mathieu de Goër de Herve (doctorant), Yanliang Guo (doctorant)
Anciens membres : Camilla De Rossi (thèse 2016), ingénieure de recherche au sein du projet VIRGO (Cascina, Italie) Vincent Lorent (à présent membre de l'équipe BMS) Rudy Romain, post-doc 2015, Open University (UK) Karina Merloti (thèse 2013), consultante chez Elée (Paris)

 

Présentation générale
Lorsqu'il est refroidi à très basse température, un gaz dilué d'atomes subit une transition de phase qui en fait un objet quantique macroscopique : un gaz quantique, et plus particulièrement (pour le rubidium) un condensat de Bose-Einstein. Pour étudier ses propriétés quantiques spécifiques, ce gaz peut être confiné dans une boîte sans paroi (un "piège"), produite par des faisceaux lasers et des champs magnétiques. Notre groupe est spécialiste de la manipulation de condensats dans des pièges adiabatiques, obtenus en combinant un champ magnétique statique et un champ radio-fréquence. Nos recherches actuelles concernent la superfluidité de ces gaz. Nous cherchons à comprendre comment la superfluidité est modifiée lorsque le gaz est contraint à évoluer en dimension 2 ou 1. Nous présentons ci-dessous quelques résultats récents. Pour plus d'informations, consulter la page de l'équipe.

 

Gaz quantique bidimensionnel dans un piège purement magnétique
Grâce à notre piège adiabatique, nous avons réussi à confiner le gaz quantique en dimension deux. Le mouvement des atomes est totalement gelé dans la direction verticale, et ils sont faiblement confinés dans les directions horizontales. Le piège est extrêmement lisse, ce qui en fait un milieu idéal pour l'étude des modes collectifs de ce gaz quantique bidimensionnel. Grâce à une analyse statistique des images du nuage d'atomes en mouvement (l'analyse en composantes principales), nous avons observé la forme de ces premières excitations collectives du spectre de Bogolubov. Le mode ciseaux nous a permis de déterminer localement la nature superfluide du gaz.

 

Superfluide en rotation dans un anneau
La combinaison du piège radiofréquence et d'un laser permet de créer un piège à atomes de forme annulaire, de rayon réglable (voir figure). Dans ce piège, un superfluide en rotation continue de tourner sans amortissement. La rotation d'atomes ultra froids dans cet anneau constitue un banc de test de la superfluidité, en particulier lorsque le superfluide évolue en dimension deux.

 

 

Figure : atomes de rubidium ultra froids confinés dans un piège annulaire de rayon réglable. (a) : rayon de 20 micromètres. (b) : rayon de 125 micromètres.

Figure : atomes de rubidium ultra froids confinés dans un piège annulaire de rayon réglable. (a) : rayon de 20 micromètres. (b) : rayon de 125 micromètres.

 

Contacts

Hélène Perrin ou Laurent Longchambon

 

Références

  1. Burrows K.A., Perrin H., Garraway B.M.,
    Non-adiabatic losses from radio-frequency dressed cold atom traps: beyond the Landau-Zener model,
    Physical Review A, 96, 023429, (2017)
    .

  2. De Rossi C., Dubessy R., Merloti K., de Goër de Herve M., Badr T., Perrin A., Longchambon L., Perrin H.,
    Probing superfluidity in a quasi two-dimensional Bose gas through its local dynamics,
    New Journal of Physics, Institute of Physics: Open Access Journals, 18, 062001, (2016)
    .

  3. Garraway B.M., Perrin H.,
    Recent developments in trapping and manipulation of atoms with adiabatic potentials,
    Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, IOP Publishing, 49, 17, 172001, (2016)
    .

  4. Dubessy R., De Rossi C., Badr T., Longchambon L., Perrin H.,
    Imaging the collective excitations of an ultracold gas using statistical correlations,
    New Journal of Physics, 16, 122001, (2014)
    .

  5. Merloti K., Dubessy R., Longchambon L., Perrin A., Pottie P.-É., Lorent V., Perrin H.,
    A two-dimensional quantum gas in a magnetic trap,
    New Journal of Physics, 15, 033007, (2013)
    .

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