Propriétés radiatives des atomes de Rydberg dans une cavité résonnante

J. M. Raimond, P. Goy, M. Groß +2 more

S. Haroche

Les états de Rydberg des atomes alcalins sont fortement couplés aux modes de grande longueur d'onde du champ électromagnétique, résonnant avec des transitions connectant des niveaux excités voisins. Lorsqu'on prépare de tels états dans une cavité microonde résonnante de grande surtension, on peut observer et étudier en détail un grand nombre d'effets d'électrodynamique quantique nouveaux et intéressants (modification de l'émission spontanée des atomes dans la cavité, effet maser à un seul atome, superradiance de petits ensembles d'atomes dans la cavité...).

S. Haroche, J. M. Raimond

Claude Fabre, S. Haroche, J. M. Raimond +3 more

Nous présentons différentes expériences mettant en jeu des atomes de Rydberg en interaction avec une micro-onde résonnante à l'intérieur d'une cavité, permettant de vérifier différents aspects de la théorie présentée dans l'exposé précédent. Nous décrivons d'abord des expériences d'émission superradiante des états de Rydberg dans la cavité (effet maser transitoire à atomes de Rydberg). L'évolution du système est détectée soit sur les populations par la technique d'ionisation sélective par champ, soit sur le champ micro-onde par détection hétérodyne. Des seuils très bas de l'émission maser, jusqu'à 100 atomes, ont été observés. Nous décrivons ensuite quelques aspects de l'absorption collective de rayonnement par les atomes très excités, en particulier l'observation de la nutation de Rabi sous l'effet d'un faible champ extérieur, l'étude du rendement quantique de notre système considéré comme un compteur de photons millimétriques et enfin la mise en évidence d'aspects inattendus dans l'absorption de rayonnement du corps noir dans la cavité.

Abdelhamid Maal

Un atome de Rydberg circulaire et un champ électromagnétique stocké dans une cavité supraconductrice de très grand facteur de qualité constituent un système simple, bien isolé de son environnement et permettant d'étudier des effets fondamentaux de l'interaction matière-rayonnement. Dans cet article nous présentons une expérience réalisée dans une situation où l'atome et le champ sont à résonance. Le signal d'oscillation de Rabi correspondant à l'évolution temporelle de la population atomique présente des composantes de Fourier dont les fréquences sont proportionnelles aux racines carrées des entiers successifs ; ceci met en évidence directement la quantification du champ dans la cavité. Nous montrons également que l'analyse des signaux permet de remonter à certaines propriétés statistiques du champ.

Valentina Parigi, Erwan Bimbard, Jovica Stanojevic +2 more