Réalisation d'un condensat de Bose-Einstein d'atomes d'hélium métastable

par Alice Robert

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Alain Aspect.

Soutenue en 2001

à Paris 11 .

mots clés

• Hélium métastable
• Piégeage magnétique
• Collisions élastiques
• Physique
• Physique des particules élémentaires et champs
• Condensation de Bose-Einstein
• Radiofréquences

Résumé

Cette thèse présente la première réalisation expérimentale d'un condensat de Bose-Einstein d'hélium métastable. L'énergie interne de 20 eV des atomes d'hélium métastable permet l'utilisation d'un sytème de détection électronique des atomes, trés rapide et efficace. Ce manuscrit décrit la démarche expérimentale adoptée pour parvenir à la condensation, à partir du transfert dans le piège magnétique du nuage atomique pré-refroidi. Des études du champ magnétique de piégeage, en particulier de la décroissance du champ à la coupure du piège, sont réalisées in situ en venant sonder directement les atomes. Des mesures de spectroscopie du piège magnétique sont également effectuées afin de tester l'équilibre des atomes dans le piège. Pour initier ensuite un refroidissement évaporatif efficace, il faut un taux de collisions élastiques entre atomes piégés suffisamment élevé. Ne disposant pas de donnée expérimentale suffisante pour connaître la valeur de ce taux de collisions, nous avons effectué des mesures de thermalisation sur l'échantillon atomique. . .

Titre traduit

Realization of a Bose-Einstein condensate of metastable helium atoms

Résumé

This thesis presents the first experimental realization of a Bose-Einstein condensate of metastable helium. The 20 eV internal energy of metastable helium atoms enables the use of an electronic detection system of atoms, very fast and efficient. This thesis describes the followed experimental way to achieve condensation, starting from the loading of the pre-cooled atomic cloud in the magnetic trap. Studies of the trapping magnetic field, especially of the field decay after switching off the trap, are realized in situ by directly probing the atoms. Some spectroscopy measurements of the magnetic trap are also performed to test equilibrium of atoms in the trap. To next start an efficient evaporative cooling, the elastic collision rate between trapped atoms must be large enough. Since we had no sufficient experimental data to know the value of this collision rate, we have performed some thermalization measurements on the atomic sample. . .