Notre équipe a obtenu en 2007 un condensat de Bose Einstein de chrome 52Cr, élément possédant un fort moment magnétique dans son état fondamental. Cette propriété du chrome permet l étude des e ets sur ces systèmes quantiques de l interaction entre dipôles magnétiques. Cette interaction se démarque de celles dominant habituellement la physique d un condensat, dîtes de van der Waals, par son caractère longue portée et son anisotropie. Nous avons montré expérimentalement un décalage des fréquences d oscillations collectives du condensat : la présence d interaction dipolaire modi e la réponse du condensat à de faibles excitations. Nous avons également étudié les collisions inélastiques provoquées par l interaction dipôle-dipôle, appelées relaxation dipolaire. Nous avons mesuré le taux de ce processus en fonction du champ magnétique, ce qui nous a notamment permis de déduire les longueurs de di usion a6 = (103 + ou - 4) aB et a4 = (64 + ou - 4) aB du chrome. Nous avons aussi étudié la relaxation dipolaire en présence de réseaux optiques permettant de restreindre une ou plusieurs dimensions spatiales du système : nous mesurons une réduction du taux de collisions en dimensions réduites, voire même une annulation en géométrie cylindrique (1D). En n, nous avons observé une transition de phase quantique à très bas champ magnétique (B = environ 250 mu G), entre un condensat de nature ferromagnétique et un condensat spinoriel non polarisé. Nous avons étudié la dynamique, xée par l interaction dipolaire, de démagnétisation du condensat lors de cette transition de phase, ainsi que la thermodynamique d un tel spineur à magnétisation libre.
Notre équipe a obtenu en 2007 un condensat de Bose Einstein de chrome 52Cr, élément possédant un fort moment magnétique dans son état fondamental. Cette propriété du chrome permet l étude des e ets sur ces systèmes quantiques de l interaction entre dipôles magnétiques. Cette interaction se démarque de celles dominant habituellement la physique d un condensat, dîtes de van der Waals, par son caractère longue portée et son anisotropie. Nous avons montré expérimentalement un décalage des fréquences d oscillations collectives du condensat : la présence d interaction dipolaire modi e la réponse du condensat à de faibles excitations. Nous avons également étudié les collisions inélastiques provoquées par l interaction dipôle-dipôle, appelées relaxation dipolaire. Nous avons mesuré le taux de ce processus en fonction du champ magnétique, ce qui nous a notamment permis de déduire les longueurs de di usion a6 = (103 + ou - 4) aB et a4 = (64 + ou - 4) aB du chrome. Nous avons aussi étudié la relaxation dipolaire en présence de réseaux optiques permettant de restreindre une ou plusieurs dimensions spatiales du système : nous mesurons une réduction du taux de collisions en dimensions réduites, voire même une annulation en géométrie cylindrique (1D). En n, nous avons observé une transition de phase quantique à très bas champ magnétique (B = environ 250 mu G), entre un condensat de nature ferromagnétique et un condensat spinoriel non polarisé. Nous avons étudié la dynamique, xée par l interaction dipolaire, de démagnétisation du condensat lors de cette transition de phase, ainsi que la thermodynamique d un tel spineur à magnétisation libre.
Notre équipe a obtenu en 2007 un condensat de Bose-Einstein de chrome 52Cr, élément possédant un fort moment magnétique dans son état fondamental. Cette propriété du chrome permet l'étude des effets sur ces systèmes quantiques de l'interaction entre dipôles magnétiques. Cette interaction se démarque de celles dominant habituellement la physique d'un condensat, dîtes de van der Waals, par son caractère longue portée et son anisotropie. Nous avons montré expérimentalement un décalage des fréquences d'oscillations collectives du condensat : la présence d'interaction dipolaire modifie la réponse du condensat à de faibles excitations. Nous avons également étudié les collisions inélastiques provoquées par l'interaction dipôle-dipôle, appelées relaxation dipolaire. Nous avons mesuré le taux de ce processus en fonction du champ magnétique, ce qui nous a notamment permis de déduire les longueurs de diffusion a6 = (103 +/- 4) aB et a4 = (64 +/- 4) aB du chrome. Nous avons aussi étudié la relaxation dipolaire en présence de réseaux optiques permettant de restreindre une ou plusieurs dimensions spatiales du système : nous mesurons une réduction du taux de collisions en dimensions réduites, voire même une annulation en géométrie cylindrique (1D). Enfin, nous avons observé une transition de phase quantique à très bas champ magnétique (B ~ 250 µG), entre un condensat de nature ferromagnétique et un condensat spinoriel non polarisé. Nous avons étudié la dynamique, fixée par l'interaction dipolaire, de démagnétisation du condensat lors de cette transition de phase, ainsi que la thermodynamique d'un tel spineur à magnétisation libre.
Nos experiences ont ete consacrees a l’etude d’un condensat de chrome, element possedant un fort moment magnetique. Elles nous ont permis de mettre en evidence l’influence des interactions dipolaires sur les proprietes hydrodynamiques et magnetiques d’un condensat. Ces interactions sont, contrairement aux interactions de contact, anisotropes et a longue portee. Nous avons etudie un mode d’oscillations collectives, de type quadrupolaire, du condensat de chrome. Nous avons observe que la frequence de ce mode depend legerement de l’orientation des dipoles, fixee par le champ magnetique. De plus, nous avons utilise la diffusion de Bragg pour sonder le spectre des excitations de Bogoliubov du condensat. Nous avons caracterise l’effet des interactions dipolaires sur les energies d’excitation. Dans le regime phononique, nous en avons deduit une anisotropie de la vitesse du son, qui depend de la direction de propagation de l’onde sonore relativement a l’axe de polarisation des dipoles. Nous avons egalement etudie les collisions inelastiques dues a l’interaction dipole-dipole, appelees relaxations dipolaires. Nous avons observe, d’une part, que le taux de collision est directement lie aux correlations de paires dans le condensat, et d’autre part, que ce taux depend fortement de la dimensionnalite du systeme. A tres bas champ magnetique, nous avons mis en evidence une dynamique spinorielle, due aux interactions dipolaires, qui se traduit par une demagnetisation spontanee du condensat. Ces experiences ont ete facilitees par la mise au point d’une cavite optique passive “ultra-stable”, utilisee pour asservir nos nouveaux lasers.
A cause de son fort moment magnétique dans l’état fondamental, le chrome est unbon candidat pour l’étude des interactions dipolaires dans un gaz dégénéré. Nous avons mis en placeun dispositif expérimental afin de piéger et de refroidir des atomes de 52Cr jusqu’à la condensationde Bose-Einstein. Le refroidissement évaporatif a lieu dans un piège optique, dont le chargement àpartir du piège magnéto-optique est réalisé grâce à une méthode originale d’accumulation en continud’atomes dans des états métastables. Nous produisons un condensat contenant typiquement 15 000atomes en 15 s au total.Nous avons étudié la possibilité d’amener les sous-états Zeeman du chrome condensé à dégénérescencedans un champ magnétique statique non nul, en utilisant un champ magnétique radiofréquence(rf). Cela nous a conduit à mettre en évidence un processus de relaxation dipolaire assistée par larf. Nous avons ´egalement étudié une résonance de Feshbach induite par l’interaction dipolaire, qui ala particularité d’impliquer un canal de collisions en onde d. Nous avons analysé cette résonance enprésence de champs rf, et réinterprété l’association rf de molécules comme une simple résonance deFeshbach entre états habillés. Enfin, nous avons mis en place un réseau optique dans la perspectived’étudier l’effet des interactions dipôle-dipôle en dimension réduite.
A cause de son fort moment magnetique dans l’etat fondamental, le chrome est un
bon candidat pour l’etude des interactions dipolaires dans un gaz degenere. Nous avons mis en place
un dispositif experimental afin de pieger et de refroidir des atomes de 52Cr jusqu’a la condensation
de Bose-Einstein. Le refroidissement evaporatif a lieu dans un piege optique, dont le chargement a
partir du piege magneto-optique est realise grâce a une methode originale d’accumulation en continu
d’atomes dans des etats metastables. Nous produisons un condensat contenant typiquement 15 000
atomes en 15 s au total.
Nous avons etudie la possibilite d’amener les sous-etats Zeeman du chrome condense a degenerescence
dans un champ magnetique statique non nul, en utilisant un champ magnetique radiofrequence
(rf). Cela nous a conduit a mettre en evidence un processus de relaxation dipolaire assistee par la
rf. Nous avons ´egalement etudie une resonance de Feshbach induite par l’interaction dipolaire, qui a
la particularite d’impliquer un canal de collisions en onde d. Nous avons analyse cette resonance en
presence de champs rf, et reinterprete l’association rf de molecules comme une simple resonance de
Feshbach entre etats habilles. Enfin, nous avons mis en place un reseau optique dans la perspective
d’etudier l’effet des interactions dipole-dipole en dimension reduite.
A cause de son fort moment magnetique dans l'etat fondamental, le chrome est un bon candidat pour l'etude des interactions dipolaires dans un gaz degenere. Nous avons mis en place un dispositif experimental afin de pieger et de refroidir des atomes de 52 Cr jusqu’a la condensation de Bose-Einstein. Le refroidissement evaporatif a lieu dans un piege optique, dont le chargement a partir du piege magneto-optique est realise grâce a une methode originale d’accumulation en continu d’atomes dans des etats metastables. Nous produisons un condensat contenant typiquement 15000 atomes en 15s au total. Nous avons etudie la possibilite d’amener les sous-etats Zeeman du chrome condense a degenerescence dans un champ magnetique statique non nul, en utilisant un champ magnetique radiofrequence (rf). Cela nous a conduit a mettre en evidence un processus de relaxation dipolaire assistee par la rf. Nous avons egalement etudie une resonance de Feshbach induite par l’interaction dipolaire, qui a la particularite d’impliquer un canal de collisions en onde d. Nous avons analyse cette resonance en presence de champs rf, et reinterprete l’association rf de molecules comme une simple resonance de Feshbach entre etats habilles. Enfin, nous avons mis en place un reseau optique dans la perspective d’etudier l'effet des interactions dipole-dipole en dimension reduite.
Gaz quantiques de Chrome : propriétés thermodynamiques et magnétiques d’un condensat de Bose-Einstein et production d’une mer de Fermi 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, en optimisant la co-évaporation avec l'isotope bosonique, contenant jusqu’à 1000 atomes a T=TF= 0.66± 0.08. 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: ɑo = 13.5 ±¹⁵ ₁₀ aB. Nous présentons également des résultats préliminaires dans un piége harmonique et dans un réseau3D. La dynamique de spin est produite par rotation du spin des atomes. La comparaison avecla théorie nous permet de mettre en évidences l'apparition de corrélations quantiques.