Shaped light for the manipulation and measure of the ro-vibrationnal distribution of a bariul monofluoride supersonic beam
Lumière façonnée pour la manipulation et la mesure de la distribution ro-vibrationnelle d’un jet supersonique de monofluorure de baryum
Résumé
The last 20 to 30 years have seen a very fast development of experimental possibilities in physics, and especially in the field of cold matter. In the nineties, the first Bose-Einstein Condensates were obtained with rubidium and sodium gases. These achievements, as well as the performances in laser cooling of atomic species have motivated the design of several approaches to improve the cooling of molecules, that presents many interests in differentfields of physics and chemistry. While the optical cooling of atoms if efficient, transposing the same techniques to molecular cooling seemed hardlyfeasible because of internal structures much more complex in molecules. One of the main issues of molecular laser cooling resides in the vibration that is governed by the Franck-Condon principle, which leads to the diffusion of the particles over differents states when relaxing from an excited state and that ro-vibronic closed transitions are very scarce in molecules.In the first part of this manuscript, we will present the BaF molecule and its caracteristics which make this species a great candidate to laser cooling, then we will present the supersonic beam experiment used during this PhD. We will discuss the development of a new type of optical sources,before showing the performances obtained for the laser cooling of BaF molecules in the supersonic beam. The last chapter will be dedicated to theintroduction of a new technique to probe the vibrationnal of the beam using the light sources previously developped.
Les 20 à 30 dernières années ont vu les possibilités expérimentales en physique se développer à un rythme extrêmement rapide, notamment dans le domaine de la matière froide. Dans les années 90, les premiers condensats de Bose-Einstein ont été obtenus avec des gaz de rubidium et sodium. Ces performances ainsi que celles liées au refroidissement optique d’atomes ont motivé le développement de nombreuses approches pour améliorer le refroidissement de molécules, qui présente des intérêts dans divers domaines de la physique et de la chimie. Jusqu'ici, bien que le refroidissement optique d'atomes soit très performant, appliquer ces techniques aux molécules semblait impossible à cause de structures internes plus complexes dans les molécules. Un des problèmes est que la vibration est soumise au principe de Franck-Condon, ce qui a pour conséquence la diffusion des particules sur différents états lors d'une relaxation depuis un niveau excité et que les transitions ro-vibronniques optiques fermées sont très rares dans les molécules. Dans la première partie de ce manuscrit, nous présenterons la molécule de BaF et ses caractéristiques qui en font un candidat de choix pour le refroidissement optique de molécule, puis nous présenterons l'expériencede jet supersonique utilisée dans ces travaux de thèse. Le développement d'un nouveau type de source optiques pour le refroidissement est ensuite discuté, avant de montrer les performances du refroidissement optique des BaF obtenues dans le jet supersonique. Enfin, le dernier chapitre de ce manuscrit sera consacré à la présentation d'une nouvelle méthode d'évaluation de température vibrationnelle dans un jet supersonique à l'aide des sources optiques développées.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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