Coherent dynamics, relaxation and fragmentation of a spinor Bose-Einstein condensate

Bertrand Evrard

Published Sep 18, 2020• 0 citations

Abstract

Dynamique cohérente, relaxation et fragmentation d'un condensat de Bose-Einstein spinoriel Dans cette thèse, nous présentons des expériences réalisées avec des gaz d'atome de sodium ultrafroids, piégés à l'intersection de deux faisceaux laser. À très basse température, discrétisation de l’énergie et indiscernabilité des particules conduisent à un nouvel état de la matière, un condensat de Bose-Einstein. Ce phénomène remarquable a d'abords été décrit pour un gaz idéal, c'est-à-dire sans interaction entre ses constituants. Ici, nous nous intéressons aux effets des interactions entre atomes. Plus précisément, nos atomes possèdent un spin 1, et nous nous interessont à l'état spinoriel collectif, dans un régime ou les degrées de liberté spatiaux sont gelés. Deux résultats importants que nous présentons ont été obtenus en plongeant le condensat dans un champ magnétique quasi-nul. Dans ce régime, les interactions dominent et favorisent l'émergence d'états fortement corrélés. Dans une première série d'expériences, le champ est soudainement réduit, et le système se retrouve horséquilibre. Il s'ensuit une dynamique de relaxation, qui mène à un état stationnaire bien décrit par un ensemble de Gibbs. Dans une seconde expérience, le champ est progressivement réduit, de façon à suivre l'état fondamental du système. Nous réalisons ainsi un condensat fragmenté, dont une remarquable propriété est l'invariance sous rotations des spins. La restauration de cette symétrie, toujours brisée par les condensat “simple" (i.e. non-fragmenté), se fait grâce à l'appariement des atomes en état singulet.

DOI: 10.70675/ad9f6474z52e1z449azb8edz1c31190eaf40

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