Superfluidité dans un gaz de fermions ultrafroids

par Letitia Tarruell

Thèse de doctorat en Physique quantique

Sous la direction de Christophe Salomon.

Soutenue en 2008

à Paris 6 .

mots clés

• Atomes ultra-froid
• Fermions dégénérés
• Superfluidité fermionique
• Transition BEC-BCS,
• Résonance de Feshbach
• Distribution en impulsion

Résumé

Ce mémoire de thèse est divisé en deux parties. La première est consacrée à l’étude de la superfluidité dans un gaz de fermions ultra-froids. En utilisant un gaz dégénéré de 6Li au voisinage d’une résonance de Feshbach nous avons obtenu un superfluide fermionique et étudié son évolution en fonction de l’énergie de liaison des paires. Afin de caractériser la transition BEC-BCS entre un condensat de Bose-Einstein de molécules et un état BCS de paires de Cooper faiblement liées, nous avons étudié l’expansion du nuage en absence ou en présence d’interactions. Nous avons ainsi extrait la distribution en impulsion du système et sondé son caractère hydrodynamique. La seconde partie concerne la conception et la réalisation d’un montage expérimental de seconde génération. Par rapport à l’ancien dispositif, ses principaux atouts sont un gain d’un ordre de grandeur sur le nombre d’atomes piégés, un bon accès optique, une grande stabilité et reproductibilité ainsi qu’un taux de répétition cinq fois supérieur. La nouvelle expérience a déjà permis d’atteindre le seuil de dégénérescence quantique du 7Li avec des performances très satisfaisantes et donne accès à la simulation de hamiltoniens de matière condensée avec des fermions ultra-froids.

Titre traduit

Superfluidity in an ultracold fermi gas

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