Collisions dans un gaz d'hélium métastable au voisinage de la dégénérescence quantique

par Signe Louise Seidelin

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Alain Aspect.

Soutenue en 2004

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Cette thèse présente des résultats obtenues par des méthodes originales sur les nuages d'atomes ultra-froids au voisinage de la condensation de Bose-Einstein. Les atomes qui constituent les nuages utilisés dans ces expériences sont particuliers du fait de leur métastabilité. Plus précisément, ce sont des atomes d'hélium métastable. Grâce à l'énergie interne qu'ils possèdent, ces atomes peuvent être détectés électroniquement de façon efficace par une galette de micro-canaux. L'utilisation de l'hélium métastable pour l'étude de la dégénérescence quantique est également particulière du fait de la présence de collisions ionisantes au sein de l'échantillon atomique. Les ions He+ créés lors d'une collision inélastique peuvent être détectés "en temps réel", ce qui constitue un diagnostic nouveau et intéressant. En particulier, il est possible d'identifier très précisément le seuil de condensation de Bose-Einstein, c'est-à-dire le moment où commencent à s'accumuler les atomes dans l'état quantique fondamental. L'avantage d'utiliser le taux d'ions comme outil d'observation est sa nature "non-invasive". Contrairement à la technique d'observation habituelle qui exige que les atomes soient lâchés du piège pour permettre leur observation, la mesure du taux d'ions produits par l'échantillon ne change en rien le comportement naturel du nuage. En utilisant cette méthode de diagnostic inhabituelle, une mesure des paramètres collisionnels régissant le comportement du nuage a été obtenue : constantes de collisions ionisantes et longueur de diffusion de l'atome d'hélium métastable.

  • Titre traduit

    Collisions in a gas of metastable helium in the vicinity of quantum degeneracy


  • Résumé

    This thesis presents a study of an atomic cloud in the vicinity of Bose-Einstein condensation, based on new and original methods. The atoms used in our experiment are special in the sense that they are metastable: we use metastable helium. Due to their internal energy, they can be electronically detected by means of a micro-channel plate. The use of metastable helium is also special because of the presence of ionising collisions in the sample. The ions produced can be detected real-time, and the ion signal constitutes a new and interesting diagnostics. In particular, this signal allows one to identify very precisely the condensation threshold. One of the advantages of using this signal to probe the cloud is its "non-invasive" nature: observing the ions does not at all alter the natural evolution of the cloud. In fact, the ordinary detection technique consists of releasing the atoms from the trap and then image the cloud, a method which is intrinsically destructive. In this thesis, by using the new diagnostics being the ion signal, we have measured some important parameters governing the collisions, and thereby the behavior of the cloud: the ionising rate constants and the scattering length.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2004 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Collisions dans un gaz d'hélium métastable au voisinage de la dégénérescence quantique

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Informations

  • Détails : 219 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.[209]-219

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2004)158
  • Bibliothèque : Institut d'optique Graduate school. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
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