Interaction résonante entre un champ laser et un gaz d'atomes d'ytterbium ultrafroids sur réseau optique : du contrôle cohérent au régime dissipatif
Auteur / Autrice : | Raphaël Bouganne |
Direction : | Fabrice Gerbier |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique quantique |
Date : | Soutenance le 24/09/2018 |
Etablissement(s) : | Sorbonne université |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Kastler Brossel (Paris ; 1998-....) |
Jury : | Président / Présidente : Catherine Schwob |
Examinateurs / Examinatrices : Tilman Esslinger | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Leonardo Fallani, Laurent Sanchez-Palencia |
Mots clés
Résumé
Dans ce manuscrit je décris une série d'études expérimentales portant sur la dynamique d'un nuage d'atomes d'ytterbium bosonique dégénérés chargés dans un réseau optique et soumis à de la lumière résonante. L'interaction atome-lumière permet d'étudier les propriétés de cohérence quantique du gaz. Dans un premier temps, je démontre la manipulation cohérente de l'état interne des atomes sur la transition d'horloge, dont l'état excité est métastable et ne peux pas émettre de photons spontanément, protégeant ainsi la cohérence du gaz. La dynamique temporelle de l'état interne d'atomes chargés dans un réseau optique profond permet de mesurer les propriétés collisionelles à basse température pour les états horloges de l'ytterbium. Dans un second temps, j'utilise l'émission spontanée associée à la transition d'intercombinaison, ce qui permet un couplage aux degrés de liberté externes des atomes. Je présente l'étude de la diffusion en impulsion d'un superfluide excité sur cette transition. Les fortes interactions entre atomes conduisent à l'observation d'une décohérence ralentie aux temps longs et caractérisée par un régime sous-diffusif. Un modèle simple de type Bose-Hubbard incluant la dissipation permet de rendre compte de ces observations. Une étude théorique des effets à N-corps dans l'interaction atome-lumière vient en compléter l'analyse.