Magnetic trapping of Rubidium atoms in the vicinity of a superconducting surface - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2007

Magnetic trapping of Rubidium atoms in the vicinity of a superconducting surface

Piégeage magnétiques d'atomes de Rudibium au voisinage d'une surface supraconductrice

(1)
1
Thomas Nirrengarten
  • Function : Author
  • PersonId : 862646

Abstract

Atom-chip experiments aim at realizing a magnetic micro-trapping and at manipulating precisely an atomic cloud cooled down to a few micro-kelvins. This can be achieved by using the magnetic field generated by currents carried by micrometer-sized conductors designed on a substrate. The presence of a surface at a distance as close as a few tens of micrometers from the atomic cloud can disturb the trapping. The magnetic field fluctuations induced by the current noise in the chip result in atomic losses and decrease the lifetime in the trap. This noise is due to the non-zero resistivity of the metal used in the chip (Johnson-Nyquist noise).

Theoretical models presented here suggest that the use of superconducting wires may reduce these losses. The effect of the vortex lattice in the superconductor on the magnetic near-field is analysed as well. In this work, we also describe the cryogenic setup and the experimental sequence that have led to the observation of the first magnetic trap on a superconducting atom-chip. The lifetime in this trap at a distance of 440~$\mu$m from the surface reaches 2 minutes which is very promising. We eventually present the RF-cooling stage until the achievement of Bose-Einstein condensation.
Le but des expériences de puces à atomes est la réalisation de micropièges magnétiques et la manipulation très précise d'un nuage d'atomes dont la température est abaissée à quelques microkelvins. De tels pièges peuvent être obtenus en utilisant par exemple le champ magnétique créé par des courants portés par des pistes conductrices de taille micrométrique lithographiées sur un substrat. La présence de la surface de la puce à quelques dizaines de micromètres du nuage atomique peut toutefois se révéler gênante pour le piégeage. Les fluctuations du champ magnétique induites par le bruit de courant dans la puce engendrent des pertes et diminuent le temps de vie dans le piège. Ce bruit est dû à la résistivité finie du métal utilisé pour réaliser la puce (bruit de Johnson-Nyquist).

Des modèles théoriques présentés dans cette thèse laissent penser que l'utilisation de pistes supraconductrices pourrait réduire ces pertes. L'effet du réseau de vortex présent dans le supraconducteur sur le champ magnétique proche de la surface est également étudié. Nous décrivons par la suite le dispositif cryogénique et la séquence expérimentale qui nous ont permis d'observer le premier piège magnétique sur puce supraconductrice. Le temps de vie dans ce piège à 440 micromètres de la surface avoisine deux minutes ce qui est très prometteur. Nous présentons enfin l'étape de refroidissement du nuage jusqu'à l'obtention d'un condensat de Bose-Einstein.
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Dates and versions

tel-00410067 , version 1 (17-08-2009)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00410067 , version 1

Cite

Thomas Nirrengarten. Piégeage magnétiques d'atomes de Rudibium au voisinage d'une surface supraconductrice. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00410067⟩
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