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Page modifiée le mardi 09 avril 2013
Thèse
Présentée pour obtenir le grade de
Docteur en Physique de l'Université Paris 13 par
Aurélie de Paz
Laboratoire de Physique des Lasers, LPL
Université Paris 13 - Institut Galilée
CNRS UMR7538
99, av. J.B. Clément
93430 Villetaneuse - France
Mardi 16 juin 2015 à 14:00
Salle : Amphi. EULER - Institut Galilée

Dans ce mémoire nous présentons plusieurs études expérimentales des propriétés magnétiques d’un condensat de Bose-Einstein de Chrome chargé dans un réseau 3D, en nous focalisant sur les effets associés aux interactions dipolaires.

Nous montrons que dans un réseau 3D, la relaxation dipolaire est un processus résonant du fait de la réduction de la densité d’états orbitaux accessibles. Les résonances sont observées à des champs magnétiques Bres tels que l’énergie Zeeman relâchée soit égale à l’énergie nécessaire à exciter les atomes dans une bande d’énergie supérieure du réseau. Nous pouvons inhiber ce processus en appliquant un champ différent de Bres. L’analyse des résonances a permis de sonder la structure de bande 3D du réseau, ainsi que la mise en évidence de l’effet des interactions entre atomes.

Nous avons étudié la dynamique d’échange de spin dans un réseau 3D. Nous présentons en particulier la première observation d’échange de spin entre atomes localisés dans des sites séparés. Ces études permettent une exploration nouvelle du magnétisme en réseau. En variant la profondeur du réseau, nous étudions ces effets dans le régime superfluide, bien décrit par une théorie de champ moyen, et dans le régime fortement corrélé, dont la description théorique est difficile.

Enfin, nous étudions l’évolution de deux spins géants interagissant par interaction dipolaire. Le condensat initialement divisé en deux, les atomes des deux nuages sont préparés dans des états de spin opposés formant ainsi deux spins géants ±3×N. Nous montrons que toute dynamique de spin est énergétiquement inhibée pour de grands spins ce qui est bien reproduit par une théorie classique.


Membres du jury
Thierry Lahaye, LCF, Institut d'Optique, Université Paris-Saclay, rapporteur
Guillaume Labeyrie, INLN, Universsité Côte d'Azur, rapporteur
Alberto Bramati, LKB, ENS, Paris
Frédéric Du Burck, LPL, Université PARIS 13, Villetaneuse
Bruno Laburthe-Tolra, LPL, Université PARIS 13, Villetaneuse, directeur de thèse
Olivier Gorceix, LPL, Université PARIS 13, Villetaneuse, co-directeur de thèse


Mots clés : Condensation de Bose Einstein, interactions dipolaires, atomes ultra-froids de chrome, réseaux optiques, relaxation dipolaire, échange de spin, macrospin, magnétisme quantique.

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Échange de spin et dynamique d’aimantation d’un gaz quantique dipolaire



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