LPL - Laboratoire de Physique des Lasers

Condensats de Bose-Einstein (BEC)

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Condensats de Bose-Einstein - SODIUM

Thomas Badr, Romain Dubessy, Aurélien Perrin, Hélène Perrin, Joseph Seaward (doctorant)
Anciens membres : Dany Ben Ali (PhD 2016), maintenant chez Integrytis, Vincent Lorent (à présent membre de l'équipe BMS)

 

Présentation générale
Porter un gaz dilué d'atomes à très basse température permet d'accéder à ses caractéristiques quantiques. Ces dernières sont intrinsèquement liées à la dimensionnalité de l'objet étudié. En particulier, les systèmes unidimensionnels de bosons en interaction présentent un spectre d'excitation très spécifique. Si leur description théorique par le modèle de Lieb et Liniger est bien documentée, l'observation de leurs caractéristiques représente encore aujourd'hui un défi expérimental. Notre expérience a pour objectif d'explorer, en fonction des interactions entre particules, la physique d'un échantillon unique de gaz unidimensionnel d'atomes de sodium piégés à la surface d'une puce à atomes. Cette puce, constituée d'une galette de silicium sur laquelle des fils d'or microscopiques sont déposés, permet de produire des pièges magnétiques très anisotropes pour confiner les atomes. Pour des températures et des densités suffisamment basses, les degrés de liberté transverses de ces systèmes sont gelés, et l'on atteint le régime unidimensionnel. Par ailleurs, un champ micro-onde permettra d'accorder la force des interactions. Le dispositif expérimental est actuellement en cours de montage et nous présentons ci-dessous quelques résultats récents. Pour plus d'informations, consulter la page de l'équipe.

 

Montage expérimental
Les atomes froids sont préparés à partir d'une source originale, un ralentisseur Zeeman à aimants permanents. Nous avons étudié en détail les processus de polarisation dans les différents états internes de l'atome de sodium au cours du ralentissement [1]. Notre dispositif permet de produire des nuages d'atomes froids (figure 1a) de façon très rapide et efficace. Ces atomes sont ensuite transportés jusqu'à une autre partie de l'enceinte à vide qui contient la puce à atomes. Celle-ci est en cours de fabrication à Vienne dans le cadre d'une collaboration. Elle se distingue par la présence d'un guide micro-onde (figure 1b) dont le champ permettra de modifier les propriétés d'interaction entre atomes.

 

 

Figure : (a) piège magnéto-optique contenant 109 atomes de sodium. (b) design de la puce à atomes, avec au centre le guide micro-onde.

Figure : (a) piège magnéto-optique contenant 109 atomes de sodium. (b) design de la puce à atomes, avec au centre le guide micro-onde.

 

Contacts

Aurélien Perrin ou Hélène Perrin

 

Références

  1. Ben Ali D., Badr T., Brezillon T., Dubessy R., Perrin A., Perrin H.,
    Detailed study of a transverse field Zeeman slower,
    Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, 50, 5, 055008, (2017)
    .

  2. Bücker R., Hohenester U., Berrada T., van Frank S., Perrin A., Manz S., Betz T., Grond J., Schumm T., Schmiedmayer J.,
    Dynamics of parametric matter wave amplification,
    Physical Review A, 86, 013638, (2012)
    .

  3. Perrin A., Bücker R., Manz S., Betz T., Koller C., Plisson T., Schumm T., Schmiedmayer J.,
    Hanbury Brown and Twiss correlations across the Bose–Einstein condensation threshold,
    Nature Physics, 8, 195–198, (2012)
    .

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