COLD COLLISIONS AND INTERACTIONS :
- Cold collisions in atomic and molecular traps
- Dipole-dipole interaction dynamics in a cold Rydberg gas
COLLISIONS ET INTERACTIONS FROIDES :
- Collisions froides dans des pièges d'atomes et de molécules
- Dynamique de l'interaction dipôle-dipôle dans un gaz de Rydberg froid
Résumé
This thesis is in keeping with collisions and interactions implying ultracold atomic and molecular cesium samples. The work presented is closely linked to the field of atomic and molecular Bose-Einstein condensation, Rydberg atoms, cold plasmas and quantum information.
Three experiments are described in this thesis. In the first one, caracterisation of the elastic collision regime in a hybrid optical and magnetic trap was done. This study is of great importance to evaluate in such a trap the possibility to reach Bose-Einstein condensation with cesium atoms. In the second experiment, a dipole trap of cesium molecules, obtained in the focus of a CO2 laser, permit us to achieve a dense and cold sample of molecules, created via photoassociation of cold atoms. Trapping simultaneously atoms and molecules allowed us to study cold inelastic molecule-atom collisions. A measure of this collision rate is given in the manuscript.
In the third experiment, long range dipole-dipole interactions inside a cold sample of Rydberg atoms are investigated in detail. Those interactions are clearly resolved and caracterized using an original high resolution optical spectroscopy.
Three experiments are described in this thesis. In the first one, caracterisation of the elastic collision regime in a hybrid optical and magnetic trap was done. This study is of great importance to evaluate in such a trap the possibility to reach Bose-Einstein condensation with cesium atoms. In the second experiment, a dipole trap of cesium molecules, obtained in the focus of a CO2 laser, permit us to achieve a dense and cold sample of molecules, created via photoassociation of cold atoms. Trapping simultaneously atoms and molecules allowed us to study cold inelastic molecule-atom collisions. A measure of this collision rate is given in the manuscript.
In the third experiment, long range dipole-dipole interactions inside a cold sample of Rydberg atoms are investigated in detail. Those interactions are clearly resolved and caracterized using an original high resolution optical spectroscopy.
Cette thèse s'inscrit dans la thématique des collisions et des interactions impliquant des atomes et des molécules ultrafroids de césium. Ces travaux ont un lien étroit avec les différents domaines que sont la condensation de Bose-Einstein atomique et moléculaire, les atomes de Rydberg, les plasmas froids et l'information quantique.
Trois expériences sont décrites dans cette thèse. Dans la première, la caractérisation du régime de collisions élastiques dans un piège hybride optique et magnétique a été menée. Cette étude est d'une grande importance pour évaluer, dans un tel piège, les possibilités d'atteindre la phase quantique de condensation de Bose-Einstein pour l'atome de césium. Dans la deuxième expérience, un dispositif de piégeage dipolaire de molécules de césium, réalisé à l'aide d'un laser CO2, a permis d'obtenir un échantillon dense et froid de molécules, créées par photoassociation d'atomes froids. Le confinement d'atomes et de molécules a été mis en évidence et des études quantitatives de collisions froides inélastiques molécule-atome ont pu être réalisées. Une mesure de ce taux de collisions est donnée dans le manuscrit. Nous abordons, dans la troisième expérience, l'étude détaillée des phénomènes d'interactions à longue distance dipôle-dipôle qui règnent au sein d'un gaz d'atomes de Rydberg froids. Ces interactions ont été mises en évidence et caractérisées à l'aide d'une méthode originale de spectroscopie optique de haute résolution.
Trois expériences sont décrites dans cette thèse. Dans la première, la caractérisation du régime de collisions élastiques dans un piège hybride optique et magnétique a été menée. Cette étude est d'une grande importance pour évaluer, dans un tel piège, les possibilités d'atteindre la phase quantique de condensation de Bose-Einstein pour l'atome de césium. Dans la deuxième expérience, un dispositif de piégeage dipolaire de molécules de césium, réalisé à l'aide d'un laser CO2, a permis d'obtenir un échantillon dense et froid de molécules, créées par photoassociation d'atomes froids. Le confinement d'atomes et de molécules a été mis en évidence et des études quantitatives de collisions froides inélastiques molécule-atome ont pu être réalisées. Une mesure de ce taux de collisions est donnée dans le manuscrit. Nous abordons, dans la troisième expérience, l'étude détaillée des phénomènes d'interactions à longue distance dipôle-dipôle qui règnent au sein d'un gaz d'atomes de Rydberg froids. Ces interactions ont été mises en évidence et caractérisées à l'aide d'une méthode originale de spectroscopie optique de haute résolution.
Mots clés
Cold Collisions
Rydberg atoms
Dipole-dipole interaction
Cold molecules
Quantum information
Bose-Einstein condensation
Cold plasmas
Ions-atoms interaction
High resolution spectroscopy
Dipole trap
Collision rate
Resonant transfer excitation
N body effect
Collisions froides
Atomes de Rydberg
Interaction dipôle-dipôle
Molécules froides
Information quantique
Condensation de Bose-Einstein
Plasmas froids
Photoassociation
Interaction ions-atomes
Spectroscopie haute résolution
Piège dipolaire
Taux de collisions
Transfert résonant d'excitation
Effet à N corps
Cohérence