Etudes théoriques des atomes froids : du refroidissement laser aux condensats de Bose-Einstein - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Hdr Année : 2005

Theoretical studies of ultracold atoms: from laser cooling to Bose-Einstein condensates

Etudes théoriques des atomes froids : du refroidissement laser aux condensats de Bose-Einstein

Yvan Castin

Résumé

Our research activity started in 1988 and can be divided in two periods. The first one, until 1995, was devoted to laser cooling: We have performed a fully quantum study of polarisation gradient coo ling, and thanks to the Monte Carlo wavefunction method (that we have developed with other authors) we reproduced the experimental results in 3D. The second period started in 1995 and was devoted to the theory of quantum gases, in particular Bos e-Einstein condensates: We have clarified the concept of the phase of an atomic field and predicted a non-trivial dynamics of this phase; we have found scaling solutions describing the evolution of a quantum gas in a time dependent harmonic potential; we have discovered the mechanism of vortex lattice formation in Dalibard's experiments on rotating condensates; we have studied the properties of matter wave solitons and we have proposed a method having allowed the first experimental observation of these solitons; we have developed new theoretical tools for the theory of quantum gases, such as classical field methods, quantum Monte Carlo methods, and an extension of Bogoliubov method to quasi-condensates in 1D and 2D.
Notre activité de recherche, commencée en 1988, comporte deux périodes. La première, jusqu'en 1995, fut consacrée à la théorie du refroidissement d'atomes par laser : nous avons effectué une étude entièrement quantique du refroidissement à gradient de polarisation, et grâce à la méthode des fonctions d'onde Monte-Carlo, reformulation stochastique de l'équation pilote que nous avons contribué à développer, nous avons pu reproduire les résultats expérimentaux à trois dimensions. La deuxième période, commencée en 1995, est consacrée à la théorie des gaz quantiques, en particulier des condensats de Bose-Einstein : nous avons clarifié le concept de phase d'un champ atomique et prédit une dynamique quantique non triviale de cette phase; nous avons trouvé des solutions par changement d'échelle décrivant l'évolution d'un gaz quantique dans un potentiel harmonique dépendant du temps; nous avons découvert le mécanisme de formation des réseaux de tourbillons quantiques à l'oeuvre dans les expériences du groupe de Jean Dalibard; nous avons étudié quelques propriétés classiques et quantiques des solitons d'ondes de matière et nous avons proposé une méthode ayant permis la première observation expérimentales de ces solitons; nous avons développé de nouveaux outils pour la théorie des gaz quantiques, comme des méthodes de champ classique, de Monte-Carlo quantique et une extension de la méthode de Bogoliubov aux quasi-condensats en dimensionalité réduite.
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Dates et versions

tel-00267316 , version 1 (27-03-2008)

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  • HAL Id : tel-00267316 , version 1

Citer

Yvan Castin. Etudes théoriques des atomes froids : du refroidissement laser aux condensats de Bose-Einstein. Physique [physics]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. ⟨tel-00267316⟩
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