Condensat de Bose-Einstein dans un piège habillé : modes collectifs d'un superfluide en dimension deux.

par Karina Merloti

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Hélène Perrin.

Le président du jury était Bruno Manil.

Le jury était composé de Aidan Arnorld, David Guéry-Odelin.

Les rapporteurs étaient Thomas Bourdel, Thorsten Schumm.


  • Résumé

    Cette thèse présente la production d'un gaz dégénéré de rubidium 87 dans le régime quasibidimensionnel (2D) et l'étude des modes collectifs de ce gaz. Nous montrons que le gaz quasi-2D peut être amené en dessous du seuil de la transition Berezinskii-Kosterlitz-Thouless. Nous montrons le caractère superfluide du gaz dégénéré par la présence des modes quadrupolaire et ciseaux, dont nous mesurons les fréquences d'oscillation. Son caractère bidimensionnel est vérifié par la mesure de la fréquence du mode monopolaire. Nous mettons en évidence l'influence du confinement transverse et de la troisième dimension sur la fréquence de ce mode. Pour produire le superfluide, un condensat de Bose-Einstein est d'abord produit dans un piège quadrupolaire bouché par un faisceau laser très désaccordé et soigneusement optimisé pour réduire les pertes Majorana par renversement de spin. Le condensat est ensuite transféré vers un « piège habillé », c'est-à-dire un potentiel adiabatique dans lequel les atomes sont habillés par un champ radiofréquence. Pour rendre le piège plus anisotrope, le gradient magnétique est augmenté au maximum, ce qui nous permet d'explorer le régime quasi-2D pour le gaz de Bose. Les deux types de piège utilisés sont caractérisés en détail. Nous tirons parti de la souplesse du potentiel adiabatique pour exciter et étudier les modes collectifs.

  • Titre traduit

    Bose-Einstein condensate in a dressed trap : collective modes in a two-dimensional superfluid


  • Résumé

    This thesis presents the production of a degenerate rubidium 87 gas in the quasi two-dimensional (2D) regime and the study of collective modes of this gas. We show that the gas can be prepared below the Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition threshold. The superfluid nature of the gas is demonstrated through the observation of the quadrupole and scissors modes. We measure their oscillation frequencies. The bidimensional character of the gas is evidenced through the measurement of the monopole mode frequency. We show the influence of the third, hidden, dimension on this oscillation frequency. In order to produce the superfluid, a Bose-Einstein condensate is first produced in a magnetic quadrupole trap plugged by a far off-resonance laser beam, carefully optimized to overcome Majorana spin ip losses. The condensate is then transferred to the “ dressed trap “, i.e. the adiabatic potential seen by the radiofrequency dressed atoms. We ramp up the magnetic gradient to its maximum value in order to increase the trap anisotropy, and eventually reach the quasi-2D regime for the Bose gas. The two kinds of trap used are characterized in detail. We take advantage of the adiabatic potential smoothness in order to excite and study the collective modes.

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