BOSONS DE SPIN-1/2 ET 1 SUR RÉSEAUX OPTIQUES EN UNE ET DEUX DIMENSIONS

• Main Author: De Forges De Parny, Laurent
• Language: FRE
• Published: Université Nice Sophia Antipolis 2012
• Subjects: [PHYS:COND:GAS] Physics/Condensed Matter/Quantum Gases; [PHYS:COND:GAS] Physique/Matière Condensée/Gaz Quantiques; [PHYS:QPHY] Physics/Quantum Physics; [PHYS:QPHY] Physique/Physique Quantique; Bosons sur réseaux optiques; Condensats de Bose-Einstein mixtes; Modèle de Bose-Hubbard; Spin quantique; Monte Carlo quantique; Systèmes fortement corrélés; Thermodynamique Statistique; Matière condensée
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00940582; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/94/05/82/IMG/MOT.jpg; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/94/05/82/PDF/These_Laurent_de_FORGES_de_PARNY_2012.pdf

Le piégeage optique d'atomes sur réseaux optiques permet d'étudier leur comportement dans un régime de très basse température, de l'ordre du nanokelvin, sans geler le degré de liberté de leur moment cinétique. Ces méthodes récentes de piégeage offrent la possibilité d'analyser le magnétisme des phases quantiques spontanément adopté par les atomes. Dans cette thèse, nous étudions numériquement des bosons à deux états effectifs de spin, ou bosons de spin-1/2, ainsi que des bosons à trois états de spin, ou bosons de spin-1, avec deux méthodes conceptuellement différentes: une approche simplifiée en champ moyen et une méthode exacte, la méthode de Monte Carlo Quantique. Au delà de l'étude de ces deux systèmes, nous comparons une méthode en champ moyen, parfois abusivement employée, à la méthode de Monte Carlo Quantique. L'étude approfondie du système de bosons de spin-1/2 en une et deux dimensions dans la limite de température nulle montre l'influence de la dimension sur la physique de ce système. Les effets thermiques, non négligeables expérimentalement, sont aussi étudiés. Enfin, le système de bosons de spin-1 piégés sur un réseau bidimensionnel, système plus riche et plus complexe à étudier que le précédent, est étudié dans la limite de température nulle. L'étude de ces deux systèmes révèle différentes organisations magnétiques dans les phases isolantes de Mott ainsi que dans la phase superfluide, telles qu'un superfluide ferromagnétique. Des transitions de phases du premier ordre et des mouvements cohérents anticorrélés, présents dans les phases de Mott, sont aussi observés.