Piegeage simultane des isotopes fermionique et bosonique du lithium. Etude theorique de la relaxation collisionnelle dans un gaz de fermi degenere

par Gabriele Ferrari

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Christophe Salomon.

Soutenue en 2000

à Paris 6 .

mots clés

Résumé

Ce memoire decrit la construction d'une experience visant a produire un gaz de 6li fermionique degenere par refroidissement evaporatif dans un piege magnetique. Il decrit egalement quelques proprietes d'un gaz de fermions dans le regime de degenerescence quantique. A cause du principe de pauli, le refroidissement evaporatif standard d'un gaz de fermions devient inefficace a basse temperature. La methode proposee dans ce memoire contourne cette limitation grace a l'utilisation d'un melange de fermions ( 6li), et bosons ( 7li). Le montage realise comprend un jet intense d'atomes de lithium ralentis par laser, un piege magneto-optique a faisceaux de gros diametre et un piege magnetique concu de facon a produire de tres forts gradients de champs. Une nouvelle source laser a semiconducteur emettant plusieurs composantes de frequence autour de 670 nm a ete developpee. Ainsi 410 8 atomes de 6li et 10 1 0 atomes de 7li ont ete confines simultanement dans le piege magneto-optique a une temperature de 1 mk. Les atomes sont ensuite transferes dans une zone eloignee de 5 cm ou un piege de ioffe-pritchard a fort gradient les confine. Ce piege contient actuellement 410 8 atomes de 7li a une temperature 2 mk, et possede une duree de vie de 75 s. Sur un plan theorique, ce memoire propose une nouvelle methode de mesure de la degenerescence de fermi pour un gaz ideal. Cette methode est tres sensible. Elle repose sur l'inhibition de la relaxation collisionnelle d'un gaz de particules tests lorsque la temperature devient plus faible que la temperature de fermi. Enfin, nous proposons une nouvelle methode de refroidissement optique combinant collisions inelastiques et pompage optique.

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