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Thèse
Présentée pour obtenir le grade de
Docteur en Physique de l'Université Paris 13 par
Bruno Naylor
Laboratoire de Physique des Lasers, LPL
Université Paris 13 - Institut Galilée
CNRS UMR7538
99, av. J.B. Clément
93430 Villetaneuse - France
Mardi 06 décembre 2016 à 10:00
Salle : Amphi. B - Institut Galilée

Le manuscrit présente des expériences réalisées avec des gaz quantiques de Chrome, un élément présentant un large spin électronique S=3 et des interactions dipolaires non négligeables.


Nous avons produit un nouveau gaz quantique, une mer de Fermi avec l’isotope 53Cr contenant jusqu’à 1000 atomes à T/TF = 0.66±0.08, en optimisant la co-évaporation avec l’isotope bosonique.


Nous avons obtenu de nouveaux résultats sur la thermodynamique d’un condensat de Bose Einstein (CBE) avec degré de liberté de spin. En refroidissant rapidement un gaz thermique multi-composante, nous observons que la dynamique de condensation est affectée par les collisions d’échange de spin. Nous démontrons aussi un nouveau mécanisme de refroidissement, utilisant le degré de liberté de spin, lorsque le CBE est produit dans le niveau de spin de plus basse énergie. Les interactions dipolaires peuplent thermiquement les états de spin excités à bas champ magnétique, et une purification du CBE est obtenue en retirant sélectivement ces atomes.


Enfin nous présentons des expériences de dynamique de spin. Dans une première expérience, cette dynamique est obtenue en utilisant un double puits avec des états de spin opposés. Ceci a permis une première mesure d’une des longueurs de diffusion du 52Cr: a0 = 13,5(+15)/(-10) aB. Nous présentons également des résultats préliminaires dans un piège harmonique et dans un réseau 3D. La dynamique de spin est produite par rotation du spin des atomes. La comparaison avec la théorie nous permet de mettre en évidences l’apparition de corrélations quantiques.


Membres du jury
Antoine Browaeys, Laboratoire Charles Fabry, Institut d'Optique, Palaiseau, rapporteur
Fabrice Gerbier, Laboratoire Kastler Brossel LKB, Collège de France, PARIS, rapporteur
Vincent Lorent, Laboratoire de Physique des Lasers LPL, Université Paris 13, Villetaneuse
Matteo Zaccanti, European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy, Université de Florence, Italie
Laurent Vernac, Laboratoire de Physique des Lasers LPL, Université Paris 13, Villetaneuse, encadrant de thèse
Bruno Laburthe Tolra, Laboratoire de Physique des Lasers LPL, Université Paris 13, Villetaneuse, directeur de thèse


Mots clés : Condensat de Bose-Einstein, Mer de Fermi, Interactions dipolaires, Thermodynamique du magnétisme, Refroidissement, Réseaux optiques, Echange de spin

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Gaz quantiques de Chrome : propriétés magnétiques et thermodynamiques d'un condensat de Bose-Einstein et production d'une mer de Fermi



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