7 Le laser pour refroidir atomes et molécules

Fabien Bretenaker, Nicolas Treps

Fabien Bretenaker, Nicolas Treps

Franz Sievers

Mélanges ultrafoids de Fermi et refroidissements laser sub-Doppler simultané de fermioniques 6Li et 40K Ce travail rend compte de nouvelles techniques développées pour l'étude expérimentale de gaz ultrafroids de lithium et de potassium fermioniques. Les améliorations de notre expérience 6Li-40K y sont décrites et caractérisées. Nous présentons un laser solide de grande finesse capable d'émettre 5W de puissance à 671 nm. Nous utilisons cette source laser dans le contexte d'une nouvelle technique de refroidissement sub-Doppler, reposant sur la transition atomique D1 des atomes alcalins, pour refroidir des atomes de lithium. Cette melasse D1 nous permet de refroidir simultanément les atomes de 6Li et de 40K à des températures bien inférieures à la limite Doppler, tout en manipulant des grands nombres d'atomes à des densités importantes. Nous avons mesuré une densité dans l'espace des phases après l'étape de mélasse de l'ordre de 10-4 à la fois pour le 6Li et le 40K. Le refroidissement laser D1 ouvre la voie à une évaporation rapide vers la dégénérescence quantique dans un piège magnétique ou optique. Nous présentons le refroidissement évaporatif d'atomes de 40K. L'évaporation débute dans une piège magnétique pluggé et continue dans un piège dipolaire optique. A l'issue de l'évaporation, nous obtenons un mélange de spins dégénéré, avec plus de 7x105 atomes dans chacun des deux états de spin et une température T/TF<0.34.

Claude N. Cohen-Tannoudji, David Guéry-Odelin

André D. Bandrauk

Michèle Leduc, P. Lemonde

Le domaine des « atomes froids » est en expansion. L’interaction lumière-matière permet de refroidir un gaz en dessous du microkelvin et de le piéger dans le vide. À partir des condensats de Bose-Einstein, on extrait des « lasers à atomes ». On sait aussi faire varier l’interaction entre les particules. Piégés dans des réseaux optiques avec des ondes stationnaires, les atomes ultra-froids, en particulier fermioniques, fournissent des systèmes modèles pour la physique de la matière condensée.L’utilisation d’atomes froids pour les horloges a permis d’obtenir un gain considérable sur l’exactitude, offrant des possibilités fascinantes de tests de physique fondamentale. Une nouvelle révolution s’annonce avec les horloges optiques.