Condensation de Bose-Einstein de l'hélium métastable - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

Condensation de Bose-Einstein de l'hélium métastable

Résumé

We present in this thesis the experimental
achievement of Bose-Einstein condensation of polarized metastable
$2^3S_1$ helium atoms. First, we summarize the theoretical
predictions on elastic and inelastic collision rates between
polarized metastable helium atoms. Our hope of reaching
Bose-Einstein condensation of metastable helium relied on those
promising predictions. We then decribe the experimental set-up we
have built. The technique we use consists in pre-cooling a sample
of gar in a magneto-optical trap which is loaded from an intense
and Zeeman slowed atomic beam. The density in the magneto-optical
trap is limited by very high inelastic collision rates, which we
studied for a wide range of trapping parameters. The cold gas is
then transferred in a magnetostatic trap, where it is further
cooled by evaporative cooling, down to the threshold of quantum
degeneracy. We measured lifetimes of the atoms in the
magnetostatic trap of the order of one minute, which shows that
inelastic collisions are suppressed by two orders of magnitude
when the atoms are polarized. Using a purely optical detection
scheme, based on the absorption of a resonant laser beam which
travels through the cloud, we have been able to demonstrate
Bose-Einstein condensation. Finally, from the measurements of the
number of atoms and the size of the condensate, we have deduced an
estimate for the scattering length, $a=(16\pm8)$ nm.
Nous présentons dans ce
mémoire la réalisation expérimentale de la condensation de
Bose-Einstein de l'hélium métastable $2^3S_1$ polarisé. Nous
commençons par y résumer les prédictions théoriques concernant les
taux de collisions élastiques et inélastiques entre atomes
métastables polarisés. Ce sont sur ces prédictions très
encourageantes que reposait l'espoir d'atteindre la condensation
de Bose-Einstein de l'hélium métastable. Nous présentons ensuite
le dispositif expérimental que nous avons construit. La technique
que nous avons utilisée consiste à pré-refroidir un échantillon de
gaz dans un piège magnéto-optique, que l'on charge à partir d'un
jet atomique intense et ralenti. La densité dans le piège
magnéto-optique est limitée par de très forts taux de collisions
inélastiques assistées par la lumière, que nous avons mesurés pour
une large gamme de paramètres de piégeage. Le gaz piégé est
ensuite transféré dans un piège magnétostatique où il est refroidi
par la technique du refroidissement évaporatif jusqu'au seuil de
dégénérescence quantique. Nous avons mesuré des temps de vie des
atomes dans le piège magnétique de l'ordre de la minute, ce qui
démontre que les collisions inélastiques sont supprimées par au
moins deux ordres de grandeur dès lors que les atomes sont
polarisés. A l'aide d'une méthode de détection purement optique,
basée sur l'absorption d'un faisceau laser résonnant à la
traversée du nuage atomique, nous avons pu mettre en évidence la
condensation de Bose-Einstein. Finalement, des mesures du nombre
d'atomes et de la taille du condensat, nous avons déduit une
estimation de la longueur de diffusion, $a=(16\pm8)$ nm.
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Dates et versions

tel-00002267 , version 1 (14-01-2003)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00002267 , version 1

Citer

Franck Pereira dos Santos. Condensation de Bose-Einstein de l'hélium métastable. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00002267⟩
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