Étude expérimentale des systèmes à grand nombre de paramètres. II

Nurul T. Islam

M. Ducloy

L’analyse de la lumière de fluorescence émise par des atomes pompés optiquement par un faisceau laser polarisé permet un grand nombre d’expériences. Pour une grande partie de ces expériences (effet Hanle, résonance magnétique, croisement de niveaux), le laser est simplement utilisé comme une source lumineuse particulièrement bien adaptée au pompage optique des niveaux excités. Ce premier ensemble d’expériences peut être interprété dans le cadre de la réponse linéaire du milieu atomique à l’irradiation laser. Cependant, à cause des fortes intensités d’irradiation mises en jeu, il apparaît aussi des effets non linéaires par rapport à l’intensité laser. Cette réponse non linéaire peut apparaître de deux façons :

Manuel Endres

Rachidi Osséni

Ce travail s’inscrit dans le contexte de l’etude theorique des processus de formation de molecules froides et comporte deux volets : (i) la modelisation de la photoassociation d’atomes froids par une approche MQDT (Multichannel Quantum Defect Theory) appliquee au dimere de rubidium 85 ; (ii) la dynamique collisionnelle du complexe de Van der Waals ArNO (i) La photo-association consiste a associer une paire d'atomes d'un piege d'atomes froids a l'aide d'un laser de frequence appropriee, pour former une molecule excitee, le plus souvent dans des niveaux vibrationnels tres eleves, c'est a dire de faible energie de liaison. Dans certains cas, la photoassociation peuple deux etats electroniques couples par spin-orbite. La dynamique du systeme se decrit alors comme une resonance, resultant de l’interaction d’un niveau lie isole en interaction avec le quasi-continuum. Les energies des niveaux de ce systeme couple sont obtenues numeriquement par une methode de discretisation de variables (DVR). Les caracteristiques des resonances (positions et largeurs) sont obtenues en introduisant dans la methode DVR un potentiel optique convenablement choisi. L’approche MQDT permet egalement de decrire un tel systeme au moyen d’un nombre restreint de parametres de facon a ce qu’ils reproduisent les memes resultats que l’approche purement numerique (DVR+potentiel optique), et nous avons discute leur interpretation physique. (ii) Le complexe de Van der Waals ArNO constitue un cas prototype pour l’etude d’un systeme triatomique. Nous nous interessons plus particulierement a la photodissociation de complexe, pour laquelle existent des donnees experimentales recentes. Il s’agit de tester notre approche numerique pour le traitement de la photodissociation au seuil, qui represente le processus inverse de la photoassociation entre atomes et molecules froids. Nous representons la dynamique de la collision ArNO en coordonnee de Jacobi, et nous determinons la matrice de collision par resolution numerique du systeme d’equations couplees associes. Nous avons tout d’abord calcule la section efficace et les rapports de branchements du produit NO de photo-dissociation. La comparaison avec les resultats experimentaux recents fait apparaitre plusieurs differences qui nous ont conduit a discuter le role des conditions experimentales et la qualite de la representation des etats electroniques. Nous avons valider nos surfaces de potentiels obtenus par une methode semi-empirique par comparaison avec des surfaces issues d’un calcul de chimie quantique de grande taille. Nous avons etendu l’etude de la photodissociation au seuil ou des resultats experimentaux sont aussi disponibles. Nous avons isole les resonances de photodissociation et proposer une interpretation

Maurice Jessel

Marius Gaudesius

Nuages auto-oscillants dans des pièges magnéto-optiques Dans cette Thèse, nous étudions les aspects fondamentaux des nuages atomiques auto-oscillants dans un grand piège magnéto-optique (MOT, de l’anglais Magneto-Optical Trap) équilibré. Ces instabilités présentent des analogies avec des systèmes astrophysiques tels que les étoiles variables (Céphéides), dont les auto-oscillations dépendent de la pression de radiation et de la gravitation, ainsi que des systèmes technologiques tels que les plasmas confinés, où des auto-oscillations peuvent survenir en raison des interactions entre les particules de plasma et le champ magnétique de confinement. Nous commençons par une étude expérimentale des instabilités dans un MOT équilibré, en étudiant d'abord le comportement du seuil d'instabilité par rapport à divers paramètres du MOT, y compris le gradient de champ magnétique, le nombre d'atome et l'intensité laser. Nous procédons ensuite à l'étude des propriétés spatio-temporelles du régime instable et identifions des régimes d'instabilité distincts. Différentes techniques d'analyse sont employées qui permettent d’identifier les modes d'oscillation du nuage dans chacun de ces régimes. Nous étudions également le comportement des distributions des tailles des structures spatiales qui se développent dans le nuage. Dans une approche théorique, nous développons un modèle cinétique 3D pour le MOT en prenant en compte les interactions entre atomes et l'utilisons avec succès dans des simulations numériques de nos instabilités. Nous trouvons des accords qualitatifs avec les seuils d'instabilité issus des expériences et prédisons les régimes d'instabilité obtenus expérimentalement. Nous étudions l’impact des ingrédients physiques de notre modèle sur les instabilités, afin de faciliter la compréhension de la physique complexe à l’œuvre. Enfin, nous montrons un résultat numérique préliminaire pour une instabilité dans un MOT désaligné, observée expérimentalement, démontrant ainsi que notre outil numérique peut être utilisé au-delà du MOT équilibré.