Recherche de phases FFLO avec des atomes ultrafroids

par Gentle Dash

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Christophe Salomon et de Tarik Yefsah.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec Laboratoire Kastler Brossel (Paris) (laboratoire) et de Ecole normale supérieure (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-09-2017 .


  • Résumé

    L'observation de la phase tant recherchée de Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO) constitue l'un des principaux défis des atomes ultrafroids. Cette phase est un superfluide fermionique spin-polarisé où les paires de Cooper forment un moment fini, conduisant à une modulation spatiale du paramètre d'ordre. Il est prévu qu'il se forme au voisinage de la limite de Clogston-Chandrasekhar (CC), qui marque la polarisation de spin critique à laquelle le système subit une transition Normal-Superfluide de premier ordre (N-SF). Cette phase a été initialement recherchée dans des pièges harmoniques où, en raison de l'inhomogénéité du profil de densité, la phase FFLO occupe une région spatiale étroite. Pour contourner ce problème, nous allons piéger les atomes dans un potentiel de boîte homogène réalisé à l'aide d'un dispositif de miroir numérique (DMD, voir Fig. 1). L'existence de la phase FFLO sera explorée en utilisant la spectroscopie de Bragg qui devrait révéler la structure périodique sous-jacente du paramètre d'ordre caractérisant cette phase. En transformant la géométrie potentielle en anneau, nous étudierons également la dissipation dans les contre-courants à double flux superfluide de 6Li / 7Li. Nous prévoyons d'utiliser un potentiel d'anneau de section carrée (voir Fig.1) pour maintenir une densité et une vélocité constantes comme dans l'argument de Landau. A l'aide d'un faisceau laser à désaccordement bleu tournant à une vitesse réglable, nous créerons un lien faible donnant lieu à un débit de liquide superfluide différentiel entre les composants de Bose et de Fermi (voir partie B2). Ces mesures clarifieront le rôle des paires vortex-antivortex supposées être nucléées dans le maillon faible.

  • Titre traduit

    Search for FFLO phases with ultracold atoms


  • Résumé

    One of the major challenges in ultracold atoms is the observation of the long-sought Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO) phase. This phase is a spin-polarized fermionic superfluid where Cooper pairs form a finite momentum, leading to a spatial modulation of the order parameter. It is predicted to form in the vicinity of the Clogston-Chandrasekhar (CC) limit, which marks the critical spin polarization at which the system undergoes a first order Normal-Superfluid (N-SF) transition. This phase was initially sought in harmonic traps where, due to the inhomogeneity of the density profile, the FFLO phase occupies a narrow spatial region. To circumvent this issue we will trap the atoms in a homogeneous box-potential realized using a Digital Mirror Device (DMD, see Fig. 1). The existence of the FFLO phase will be probed using Bragg spectroscopy that should reveal the underlying periodic structure of the order parameter characterizing this phase. By turning the potential geometry into a ring, we will also study dissipation in 6Li/7Li dual superfluid counterflows. We plan to operate in a square-section ring potential (see Fig.1) to maintain a constant density and velocity as in Landau's argument. Using a blue-detuned laser beam rotating at an adjustable speed we will create a weak link giving rise to a differential superfluid ow between the Bose and Fermi components (see part B2). These measurements will clarify the role of vortex-antivortex pairs assumed to be nucleated within the weak link.