Effets de l’interaction dipôle-dipôle sur les propriétés magnétiques d’un condensat de chrome

par Benjamin Pasquiou

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Olivier Gorceix et de Bruno Laburthe-Tolra.

Soutenue en 2011

à Paris 13 .


  • Résumé

    Notre équipe a obtenu en 2007 un condensat de Bose Einstein de chrome 52Cr, élément possédant un fort moment magnétique dans son état fondamental. Cette propriété du chrome permet l’étude des effets sur ces systèmes quantiques de l’interaction entre dipôles magnétiques. Cette interaction se démarque de celles dominant habituellement la physique d’un condensat, dîtes de van der Waals, par son caractère longue portée et son anisotropie. Nous avons montré expérimentalement un décalage des fréquences d’oscillations collectives du condensat : la présence d’interaction dipolaire modifie la réponse du condensat à de faibles excitations. Nous avons également étudié les collisions inélastiques provoquées par l’interaction dipôle-dipôle, appelées relaxation dipolaire. Nous avons mesuré le taux de ce processus en fonction du champ magnétique, ce qui nous a notamment permis de déduire les longueurs de diffusion a6 = (103 + ou - 4) aB et a4 = (64 + ou - 4) aB du chrome. Nous avons aussi étudié la relaxation dipolaire en présence de réseaux optiques permettant de restreindre une ou plusieurs dimensions spatiales du système : nous mesurons une réduction du taux de collisions en dimensions réduites, voire même une annulation en géométrie cylindrique (1D). Enfin, nous avons observé une transition de phase quantique à très bas champ magnétique (B = environ 250 mu G), entre un condensat de nature ferromagnétique et un condensat spinoriel non polarisé. Nous avons étudié la dynamique, fixée par l’interaction dipolaire, de démagnétisation du condensat lors de cette transition de phase, ainsi que la thermodynamique d’un tel spineur à magnétisation libre.

  • Titre traduit

    Effects of dipole-dipole interaction on magnetic properties of a chromium condensate


  • Résumé

    Our team achieved in 2007 the Bose Einstein condensation of 52Cr chromium atoms, which have a strong magnetic moment in its ground state. This property allows for the study of effects on these quantum systems due to interactions between magnetic dipoles. This kind of interaction departs from the ones usually driving the physics of condensates, called van der Walls interactions, because of its long range characteristic and its anisotropy. We have experimentally measured a shift in the condensate’s collective oscillation frequencies: dipolar interaction modifies the condensate’s answer to weak excitations. We have also studied the inelastic collisional process due to dipole-dipole interaction, called dipolar relaxation. We have measured the collision rate as a function of magnetic field, from which we deduced the chromium scattering lengths a6 = (103 + ou - 4) aB and a4 = (64 + ou - 4) aB. We also studied dipolar relaxation for gases loaded into optical lattices, which are a way to reduce the system’s spatial dimensions. We have found that the collision rate is decreased in lower dimensions, and even cancelled in cylindrical geometry (1D tubes). Finally, we have observed a quantum phase transition at extremely low magnetic field (B = 250 mu G), between a condensate of ferromagnetic nature and a non-polarized multi-component spinor condensate. We have studied the demagnetization dynamics, fixed by dipole-dipole interactions, at this phase transition, and the thermodynamics of such a spinor with free magnetization.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (214 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.201-213

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  • Bibliothèque : Université Paris 13 (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis). Bibliothèque universitaire. Section Sciences.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TH 2011 084
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