Mélange de spin dans un condensat de Bose-Einstein : Gouttelette quantique et couplage cohérent
Auteur / Autrice : | Lucas Lavoine |
Direction : | Thomas Bourdel |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 13/10/2022 |
Etablissement(s) : | université Paris-Saclay |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Ondes et Matière |
Partenaire(s) de recherche : | référent : Institut d'optique Graduate school (Palaiseau, Essonne ; 1920-....) |
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....) | |
Laboratoire : Laboratoire Charles Fabry / Gaz Quantiques | |
Jury : | Président / Présidente : Nicolas Pavloff |
Examinateurs / Examinatrices : Thomas Bourdel, Radu Chicireanu, Anna Minguzzi, Jean Dalibard, Tilman Pfau | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Radu Chicireanu, Anna Minguzzi |
Mots clés
Résumé
Le degré élevé de contrôle des atomes ultra-froids a fait de ces systèmes des candidats idéaux pour identifier et mesurer le rôle des fluctuations quantiques. Pour un condensat de Bose-Einstein, les fluctuations quantiques causent la déplétion quantique et conduisent à la correction de Lee-Huang-Yang (LHY) dans l'équation d'état de champ moyen. Récemment, la formation de gouttelette quantique à l'aide de mélange de condensats a été théoriquement prédit et observé expérimentalement. Cette thèse de doctorat s'inscrit dans la continuité de ces études. Nous avons théoriquement étudié l'existence de gouttelette quantique dans le croisement unidimensionnel à tridimensionnel pour le terme LHY. Expérimentalement, nous utilisons un gaz quantique bosonique de potassium 39 qui offre la possibilité de modifier les interactions interatomiques à l'aide de résonances de Feshbach. Ce manuscrit présente deux études expérimentales où nous avons exploré les mélanges de spin couplés de manière cohérente dont les interactions intra spin sont répulsives et inter spin attractives. La première analyse montre la possibilité d'engendrer une interaction attractive à trois corps importante ayant des conséquences importantes sur la dynamique du système. Cette interaction provient de l'affectation du degré de liberté du spineur par l'interaction à deux corps de champ-moyen. Nous étudions finalement dans une configuration expérimentale où les interactions de champ moyen sont annulées, l'équation d'état au-delà du champ moyen d'un condensat à deux composantes couplées de manière cohérente. Nous montrons que la présence du couplage change la dépendance en densité du terme des fluctuations quantiques par rapport au terme de LHY dans le cas non couplé.