Thèse présentée par Joseph Seaward pour obtenir le grade de
Docteur en Physique de l’Université Sorbonne Paris Nord
Cette thèse traite d’une expérience visant à confiner des atomes de sodium dans un piège magnétique très anisotrope créé par une puce à atomes. La puce contient un guide microonde : nous prévoyons en effet d’utiliser une résonance de Feshbach dans le domaine microonde, encore jamais observée, pour contrôler la force des interactions entre atomes et explorer les régions du diagramme de phase d’un gaz unidimensionnel (1D). Un gaz 1D présente des corrélations dans ses fluctuations de densité. Pour les observer, il faut accumuler des données de nombreuses réalisations du gaz, ainsi l’expérience est conçue pour atteindre des taux de répétition élevés. Pour cela, la zone de préparation initiale du nuage est placée à distance de l’enceinte à vide contenant la puce atomique et le nuage froid est transporté via une chaîne de bobines de piégeage magnétique. Nous avons optimisé le transport dans ces bobines afin de pouvoir transporter un nuage sur 30 cm en 600 ms tout en conservant plus de 80% des atomes. Les données sur le gaz sont obtenues par imagerie. Nous présentons trois objectifs pour imager le nuage dans trois conditions différentes : avant, pendant et après la phase de piégeage par la puce.
Une deuxième partie présente des travaux théoriques sur les “compteurs de parité” pour les systèmes dynamiques, permettant d’établir le caractère ergodique du système. Ce travail s’inspire d’un système de billards triangulaires, qui peuvent coder certains systèmes 1D. Nous étudions le comportement d’un compteur pour un système plus simple, les rotations irrationnelles, et trouvons les propriétés de croissance que l’on peut attendre pour tous les compteurs de parité.
Membres du jury
Juliette BILLY, maîtresse de conférences, Université de Toulouse III Paul Sabatier, examinatrice
Sébastien CHÉNAIS, professeur, Université Sorbonne Paris Nord, examinateur
Maxim OLSHANII, professeur, University of Massachusetts, Boston, examinateur
Hélène PERRIN, directrice de recherche, Université Sorbonne Paris Nord, directrice de thèse
Aurélien PERRIN, chargé de recherche, Université Sorbonne Paris Nord, co-encadrant
Patrizia VIGNOLO, professeure, Université de la Côte d’Azur, rapporteuse
Carlos GARRIDO, chargé de recherche-habilitation à diriger des recherches, CNRS-Observatoire de Paris, rapporteur
Mots-clés : Atomes froids, résonance de Feshbach, transport magnétique, puce à atomes, gaz unidimensionnels, systèmes dynamiques, théorie ergodique, rotations irrationnelles
Soutenance : Le 20 Novembre 2020 à 14h00