Interaction control in coherently-coupled Bose-Einstein condensates
Sara Tiengo
Abstract
Contrôle des interactions dans des condensats de Bose-Einstein à couplage cohérent Cette thèse étudie la réponse de condensats de Bose-Einstein de mélanges de spins couplés de manière cohérente à travers une large gamme de régimes non linéaires, s'étendant du régime de Rabi profond au régime fortement non linéaire. Du côté théorique, les processus de collision induits et renforcés par un fort couplage cohérent sont analysés dans le cadre d'une approche perturbative. Les canaux d'interaction issus à la fois de processus de champ moyen et au-delà du champ moyen sont identifiés, fournissant une description microscopique des mécanismes par lesquels les interactions à quelques corps contribuent à l'énergie du système à plusieurs corps.Du côté expérimental, un contrôle précis des interactions est obtenu dans un mélange de spins de 39K grâce à une amélioration de la stabilisation du champ magnétique autour de 57 G, le point de fonctionnement du système. Un circuit de compensation feedforward est mis en œuvre afin de supprimer le bruit du champ magnétique, et des mesures de spectroscopie de Ramsey démontrent une réduction d'un facteur douze des fluctuations du champ, correspondant à un niveau résiduel de bruit quadratique moyen de quelques dizaines de $SI{}{micro G}$. Cette stabilité accrue permet des mesures contrôlées de l'équation d'état dépendante de la densité du condensat à deux composantes entraîné de manière cohérente. Lorsque la densité est augmentée, le système présente des régimes d'interaction distincts. Aux faibles densités, l'équation d'état est dominée par des interactions répulsives à deux corps. Aux densités intermédiaires, des contributions à trois corps émergent et deviennent de plus en plus pertinentes. Aux densités plus élevées, l'énergie d'interaction présente un comportement inhabituel de type saturation. Ce comportement reflète l'interaction complexe entre le couplage cohérent et les interactions.