Piégeage magnétique d'un gaz d'hélium métastable : vers la condensation de Bose-Einstein

• Main Author: Browaeys, Antoine
• Language: fra
• Published: Université Paris Sud - Paris XI 2000
• Subjects: [PHYS:PHYS:PHYS_ATOM-PH] Physics/Physics/Atomic Physics; [PHYS:PHYS:PHYS_ATOM-PH] Physique/Physique/Physique Atomique; Hélium métastable; Atomes froids; Condensation de Bose-Einstein; Collisions Penning; Refroidissement évaporatif; Collisions froides assistées par la lumière; Piégeage magnéto-optique; Piégeage magnétique
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001291; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/70/57/84/PDF/Browayes_tel-00001291.pdf

Un gaz froid d'hélium métastable ($2(^3S_1)$) polarisé est un candidat possible pour l'observation de la condensation de Bose-Einstein. Des études théoriques prédisent que le taux de collisions Penning, obstacles à l'obtention de hautes densités spatiales, est réduit de plusieurs ordres de grandeur du fait de la polarisation de l'échantillon. Cette réduction doit permettre d'observer la transition de phase à une température autour du $\mu$K. La polarisation est obtenue expérimentalement en piégeant les atomes magnétiquement. La longueur de diffusion théorique élevée de l'hélium dans l'état $2(^3S_1)$ permet d'espérer un refroidissement évaporatif efficace dans le piège magnétique. Cette thèse résume les prédictions théoriques sur les collisions inélastiques et élastiques entre atomes d'hélium métastables et décrit le dispositif expérimental conduisant au chargement du piège magnétique. La technique choisie est basée sur le pré-refroidissement laser des atomes par ralentissement d'un jet par laser assisté par effet Zeeman, suivi d'un piégeage magnéto-optique et d'une phase de mélasse optique. Une première limitation expérimentale sur la densité spatiale que l'on peut atteindre appara\^(i)t au cours de cette étape. Elle est due aux collisions inélastiques assistées par la lumière laser. Le nuage pré-refroidi est ensuite transféré dans le piège magnétique. Deux réalisations expérimentales de ce piégeage magnétique sont présentées. La première, démonstration de principe, est réalisée dans un quadrup\^(o)le. La deuxième est obtenue dans un piège de Ioffe-Pritchard. A ce stade de l'expérience, on dispose d'un échantillon magnétique contenant $5\times 10^7$ atomes à une température de 200 $\mu$K, avec une durée de vie de 20 s.