Etude d'un piège hybride magnétique et optique pour la condensation de Bose-Einstein de l'atome de césium
Michel Boussen
Abstract
L'atome de cesium reste le seul alcalin stable a ne pas avoir ete condense. Ses proprietes collisionelles exceptionnelles (taux de collision inelastiques tres grands) ont jusqu'a ce jour mis en echec les moyens classiques de condenser les gaz. Une maniere de contourner ces difficultes consiste a pieger le cesium dans son etat fondamental. Aux temperatures auxquelles nous travaillons, il est impossible pour deux atomes dans cet etat de subir des collisions avec changement d'etat interne. Malheureusement, cet etat ne peut etre pieger dans un champ magnetique. Notre solution consiste a combiner deux types de forces : l'une magnetique, l'autre optique (dipolaire). La premiere compense la gravite, l'autre confine les atomes dans les deux autres directions. Le premier volet de cette these a consiste en la realisation pratique de ce piege pour l'etat fondamental du cesium. Pour cela, nous avons mis en place un dispositif experimental complet comprenant une double enceinte a ultra-vide et la totalite des sources lasers necessaires a la realisation de pieges magneto-optiques pour le pre-refroidissement des atomes ainsi que la totalite des frequences utiles. Les sequences experimentales et l'acquisition des donnees sont informatisees. Ce montage experimental nous a permis l'obtention d'un piege hybride dont la duree de vie de 2 s etait limitee probablement par un vide de qualite mediocre. Le second volet de cette these fut l'etude theorique du futur de cette experience. En effet, l'etape suivante est de mettre en place un mecanisme d'evaporation pour aller vers la transition de condensation. Dans notre type de piege, ce refroidissement evaporatif comporte des particularites : evaporation a une dimension, evaporation optique. Pour etudier la faisabilite de ces evaporations, j'ai utilise un calcul statistique ainsi qu'une simulation numerique Monte-Carlo de Bird. Le resultat montre qu'il existe des voies pour atteindre la condensation dans ce type de piege.