Transition BKT et potentiels géométriques dans le gaz de Bose bidimensionnel
Marc Cheneau
Abstract
Le travail de these expose dans ce manuscrit porte sur le gaz de Bose bidimensionnel. La premiere partie presente l'observation de la transition de Berezinskii--Kosterlitz--Thouless dans un gaz de rubidium 87 ultra-froid, confine dans un piege mixte magnetique et optique. La localisation precise du point critique et la confrontation des donnees experimentales a un modele theorique permettent de clarifier le role de l'excitation residuelle du mouvement axial et l'influence du potentiel de confinement transverse. La deuxieme partie decrit le nouveau montage experimental, sur lequel les prochaines experiences auront lieu. Les premieres observations realisees sur celui-ci concernent l'expansion libre a deux dimensions d'un gaz de rubidium 87 bidimensionnel. Cette expansion se caracterise par une invariance d'echelle, qui revele la nature des interactions entre atomes. La troisieme partie illustre l'utilisation de potentiels geometriques dans un gaz neutre ultra-froid afin de simuler l'action d'un champ magnetique sur des particules chargees. Ces potentiels, associes a la notion de phase de Berry, peuvent etre generes par couplage des atomes a un champ laser. Une proposition de realisation experimentale devant conduire a la nucleation de vortex est detaillee.