Thèse présentée par Isabelle Maurin pour obtenir son
Habilitation à Diriger la Recherche
L’attraction de surface van der Waals ou Casimir-Polder en champ proche est une interaction connue pour varier suivant l’inverse du cube de la distance de l’atome à la surface, pour des distances allant de 1 (détails structuraux négligeables) à 1000 nm (effets de propagation plus négligeables). Rares ont été les expériences qui ont testées effectivement cette dépendance. Nous avons développé une série d’expériences de spectroscopie analysant l’interaction de van der Waals en fonction de la distance atome – surface sur une vapeur d’atomes contenue dans une nanocellule et avons vérifié cette loi jusqu’à une distance de 15 nm. Nous avons ensuite étudié le comportement d’une vapeur confinée, à trois dimensions, dans les régions interstitielles d’une opale. Nos expériences de spectroscopie de réflexion sur la raie de résonance du césium montrent, dans ce cas, des formes de raie sous-Doppler sur une large plage d’angles d’incidence. Ceci est conforme aux prévisions d’un calcul basé sur un indice effectif stratifié 1D que nous avons développé. Pour certaines incidences, en effet, il y a accord de phase entre la périodicité optique avec laquelle l’onde se propage dans l’opale et la distribution géométrique du milieu résonant à l’intérieur de l’opale. Sous ces conditions, la réponse résonnante fait interférer constructivement les interstices des premières couches et ceux des couches profondes. Les structures spectroscopiques étroites observées proviendraient donc bien du confinement tridimensionnel dans l’opale. Pour finir, nous avons évalué la dépendance en température de l’interaction de van der Waals avec la température de la surface. Nos expériences ont permis de vérifier les prédictions de l’électrodynamique quantique (QED) pour des températures aussi élevées que 1000 K. Nous avons montré que selon l’importance du couplage plus ou moins résonant entre l’émission d’un mode de surface d’une surface chauffée et son absorption par un atome, l’interaction atome-surface pouvait augmenter ou diminuer avec la température. L’atome se comporte alors comme une sonde quantique du champ proche émis par la surface chauffée.
Membres du jury
Agnès Maître, INSP, Université Paris 6, PARIS, rapporteur
José Wellington Rocha Tabosa, INCTIQ, Université Federal de Pernambuco, Récife, Brésil, rapporteur
Serge Reynaud, LKB, Université Paris 6, PARIS, rapporteur
Robin Kaiser, INLN, Université Nice Sophia Antipolis, Nice
Anne Amy-Klein, LPL, Université Paris 13, Villetaneuse
Daniel Bloch, LPL, Université Paris 13, Villetaneuse
Mots clés : Interaction de van der Waals atome-surface, spectroscopie sub-Doppler, électrodynamique en cavité à température non nulle, vapeur confinée dans une nanocellule ou une opale.
Soutenance : Le 16 Décembre 2016 à 14h00