Diffusion de la lumière dans les nuages denses mésoscopiques d'atomes froids - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Light scattering in dense mesoscopic cold atomic clouds

Diffusion de la lumière dans les nuages denses mésoscopiques d'atomes froids

Ronan Bourgain
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 955186

Résumé

When several atoms are placed close to each other, the resonant dipole-dipole interaction between atoms modifies the atomic properties and atoms behave collectively. These collective effects occur for interatomic distances on the order of l/(2Pi) where l is the wavelength of the atomic transition. The atomic density is then on the order of 10^14 at/cm^3. To create such cold atomic samples, we load optical tweezers with a microscopic size according to several loading schemes. One of them uses forced evaporative cooling and brings the atoms close to quantum degeneracy. We have used dense clouds containing a few hundred atoms with a high spatial density to demonstrate collective effects between the atoms. In particular, we have studied how these effects modify the scattering of light by the cloud. Besides, we have also measured for the first time the time-delay associated to the elastic scattering of light by a single rubidium atom, the so-called Wigner delay. We have shown that this delay is close to the theoretical prediction of twice the lifetime of the atomic transition (52 ns).
Lorsque l'on place des atomes suffisamment proches les uns des autres, l'interaction dipôle-dipôle résonante entre les atomes modifie leurs propriétés. Les atomes se comportent alors de manière collective. Ces effets collectifs se produisent lorsque les distances interparticulaires sont de l'ordre de l/(2Pi), où l est la longueur d'onde de la transition atomique. La densité atomique est alors de l'ordre de 10^14 at/cm^3. Afin de créer des échantillons d'atomes froids présentant des densités aussi élevées, nous avons mis en place plusieurs méthodes de chargement de nos pinces optiques de taille micrométrique. L'une d'elles utilise un processus d'évaporation forcée qui amène les atomes proches de la dégénérescence quantique. En utilisant des nuages denses contenant quelques centaines d'atomes à des densités spatiales élevées, et en étudiant les modifications de la diffusion de la lumière qui en résultent, nous avons pu mettre en évidence des effets collectifs entre les atomes. Nous avons par ailleurs mesuré le retard de Wigner associé à la diffusion élastique de la lumière par un atome unique de rubidium. Nous avons mesuré un retard proche de la valeur théorique, c'est-à-dire deux fois la durée de vie de la transition atomique (52 ns).
Fichier principal
Vignette du fichier
These_RonanBourgain.pdf (6.66 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-00978177 , version 1 (13-04-2014)
tel-00978177 , version 2 (30-04-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00978177 , version 1

Citer

Ronan Bourgain. Diffusion de la lumière dans les nuages denses mésoscopiques d'atomes froids. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Institut d'Optique, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00978177v1⟩
494 Consultations
397 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More