Thèse présentée par Manon Ballu pour obtenir le grade de
Docteur en Physique de l’Université Sorbonne Paris Nord
Dans cette thèse, nous présentons une expérience produisant des condensats de Bose-Einstein de sodium. L’utilisation d’une puce à atomes, qui donne accès à des pièges magnétiques très allongés, permet de produire des gaz quantiques unidimensionnels dans le régime de quasi-condensat. Nous avons optimisé le refroidissement par évaporation et le transfert des atomes vers le piège magnétique de la puce à atomes. Nous nous sommes ensuite intéressés aux résonances de Feshbach micro-onde, dans le but de contrôler les interactions entre atomes, ce qui nécessite de fortes puissances micro-onde. Pour cela, nous utilisons un guide d’ondes coplanaire intégré à la puce à atomes. Des mesures d’oscillations de Rabi entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental du sodium f=1 et f=2 montrent que nous pouvons atteindre des amplitudes magnétiques de plusieurs gauss pour le champ oscillant. Nous avons effectué la spectroscopie micro-onde des états moléculaires de la branche [f1=1, f2=2] les plus proches de la limite de dissociation. Les pertes d’atomes rapides observées au voisinage des résonances moléculaires semblent limiter leur intérêt comme outil de contrôle des interactions.
Dans une deuxième partie nous avons étudié numériquement la dynamique hors équilibre d’un gaz de Bose unidimensionnel dans une boîte, en résolvant l’équation de Gross-Pitaevskii 1D. Le système est conduit hors d’équilibre à l’aide d’un potentiel extérieur oscillant. Nous nous sommes notamment intéressés aux profils de densité, aux énergies et à la distribution en impulsion. Les méthodes de transformée de diffusion inverse, avec le calcul du spectre de Lax, permettent d’étudier les solitons du système.
Membre du Jury :
Pr. Jérôme Beugnon, Collège de France, rapporteur
Pr. Nicolas Pavloff, université Paris-Saclay, rapporteur
Pr. Anne Amy Klein, université Sorbonne Paris Nord, examinatrice
Pr. Isabelle Bouchoule, Institut d’Optique, examinatrice
Pr. Philipp Treutlein, université de Bâle, examinateur
Pr. Hélène Perrin, université Sorbonne Paris Nord, directrice de thèse
Dr. Aurélien Perrin, université Sorbonne Paris Nord, co-encadrant de thèse
Mots-clés : Condensat de Bose-Einstein, puce à atomes, gaz unidimensionnels, spectroscopie moléculaire, résonances de Feshbach, dynamique hors-équilibre, Gross-Pitaevskii, solitons, spectre de Lax
Soutenance : Le 16 Septembre 2024 à 14h15