Depuis plus de 20 ans, des avancées majeures ont été réalisées dans la formation, le refroidissement et le piégeage de molécules dipolaires. Il est maintenant possible de former des molécules dans un état quantique bien défini à des températures de l'ordre de quelques centaines de nanokelvins. Le prochain défi expérimental est d'atteindre des régimes de dégénérescence quantique pour créer des condensats de Bose-Einstein ou des gaz de Fermi dégénérés moléculaires, impliquant d'obtenir des densités plus élevées et d'atteindre des températures plus basses. Cependant, ces conditions sont difficiles à obtenir car de nombreuses molécules sont détruites ou perdues lors de collisions à deux corps ou trois corps. L'objectif de cette thèse est de développer des méthodes d’écrantage pour supprimer ces processus de pertes. Ces méthodes exploitent les propriétés à longue portée de l'interaction dipôle-dipôle, qui peuvent être contrôlées par l'application de champs externes. En utilisant un formalisme quantique indépendant du temps, basé sur les coordonnées de Jacobi ou sur les coordonnées hypersphériques, je montre que l'utilisation d'un champ électrique statique est efficace pour réduire les pertes à deux corps et à trois corps dans le cas de molécules préparées dans leur premier état rotationnel excité. Je démontre également que les pertes à deux corps peuvent être fortement réduites pour des molécules initialement préparées dans leur état rotationnel fondamental en utilisant un champ micro-onde. Cette dernière méthode offre des outils pour contrôler la partie réelle et imaginaire de la longueur de diffusion molécule - molécule, grandeur clé qui caractérise la stabilité et la contrôlabilité d’un condensat de Bose-Einstein. Enfin, j'applique le code numérique à trois corps que j'ai développé pour étudier des collisions réactives atome - diatome. Ce code permettra également d'explorer des phénomènes de recombinaison à trois corps et de dissociation induite par collisions. Toutes ces méthodes laissent entrevoir un large éventail d'applications pour les molécules ultra-froides dans le domaine de la physique à N-corps, à l'instar des atomes ultra-froids.
Collisions de molécules dipolaires ultra-froides contrôlées par champs électrique et électromagnétique Depuis plus de 20 ans, des avancées majeures ont été réalisées dans la formation, le refroidissement et le piégeage de molécules dipolaires. Il est maintenant possible de former des molécules dans un état quantique bien défini à des températures de l'ordre de quelques centaines de nanokelvins. Le prochain défi expérimental est d'atteindre des régimes de dégénérescence quantique pour créer des condensats de Bose-Einstein ou des gaz de Fermi dégénérés moléculaires, impliquant d'obtenir des densités plus élevées et d'atteindre des températures plus basses. Cependant, ces conditions sont difficiles à obtenir car de nombreuses molécules sont détruites ou perdues lors de collisions à deux corps ou trois corps. L'objectif de cette thèse est de développer des méthodes d’écrantage pour supprimer ces processus de pertes. Ces méthodes exploitent les propriétés à longue portée de l'interaction dipôle-dipôle, qui peuvent être contrôlées par l'application de champs externes. En utilisant un formalisme quantique indépendant du temps, basé sur les coordonnées de Jacobi ou sur les coordonnées hypersphériques, je montre que l'utilisation d'un champ électrique statique est efficace pour réduire les pertes à deux corps et à trois corps dans le cas de molécules préparées dans leur premier état rotationnel excité. Je démontre également que les pertes à deux corps peuvent être fortement réduites pour des molécules initialement préparées dans leur état rotationnel fondamental en utilisant un champ micro-onde. Cette dernière méthode offre des outils pour contrôler la partie réelle et imaginaire de la longueur de diffusion molécule - molécule, grandeur clé qui caractérise la stabilité et la contrôlabilité d’un condensat de Bose-Einstein. Enfin, j'applique le code numérique à trois corps que j'ai développé pour étudier des collisions réactives atome - diatome. Ce code permettra également d'explorer des phénomènes de recombinaison à trois corps et de dissociation induite par collisions. Toutes ces méthodes laissent entrevoir un large éventail d'applications pour les molécules ultra-froides dans le domaine de la physique à N-corps, à l'instar des atomes ultra-froids.
Formation de molécules dans des gaz atomiques ultra-froids par des champs quasi-résonnants Nous étudions la dynamique non linéaire en champ moyen de la formation de molécules diatomiques par photo-association ou magnéto-association d’atomes ultra froids pour un système entièrement atomique dans l’état initial. Nous montrons que dans la limite d’une forte interaction non linéaire entre un système atome-molécule ultra froid et un champ électromagnétique quasi résonnant, le processus de formation du condensat moléculaire peut évoluer suivant deux scénarios en fonction des caractéristiques du champ : régime faiblement oscillatoire ou régime fortement oscillatoire. Dans le cas du régime faiblement oscillatoire, le nombre de molécules augmente sans oscillations prononcées des populations atomiques et moléculaires alors que de fortes oscillations de Rabi apparaissent dans le second cas. Nous présentons des solutions analytiques décrivant la dynamique temporelle du système dans ces deux cas. Nous étudions ensuite l’influence de la diffusion élastique entre particules sur la dynamique de formation cohérente de molécules sous l’action d’un champ extérieur représenté par le modèle de Landau-Zener. Nous déterminons une solution approchée qui décrit bien toute la dynamique temporelle de formation moléculaire dans ce cas général.