Thèse soutenue

Transport et relaxation d'atomes de cesium : oscillations de bloch et resonance de diffusion

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Auteur / Autrice : MAXIME BEN DAHAN
Direction : Claude Cohen-Tannoudji
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

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L'objet de cette these est l'etude d'effets quantiques avec des atomes de cesium ultrafroids. Dans une premiere partie, nous decrivons une experience etudiant la dynamique d'atomes de cesium refroidis a 10 nanokelvins dans un potentiel periodique d'origine lumineuse. A cette temperature, la longueur de coherence, qui traduit la delocalisation des atomes, est plus grande que la periode spatiale du potentiel. Ce systeme constitue alors un outil de choix pour l'etude des proprietes de transport coherent. Nous avons ainsi pu observer les oscillations de bloch d'atomes de cesium. Cet effet purement quantique a ete predit initialement dans le cadre de la physique des solides. Il indique que les particules dans le potentiel periodique ont un mouvement oscillant lorsqu'elles sont soumises a une force exterieure constante. Au dela de cette observation, nous avons egalement developpe une technique d'acceleration coherente des atomes, susceptible de trouver des applications en interferometrie atomique et pour des experiences de haute resolution. Dans une deuxieme partie, nous avons etudie le comportement d'un nuage d'atomes confine dans un piege magnetique. En mesurant les processus de thermalisation de ce nuage, nous avons determine la section efficace de collision elastique entre atomes pour des temperatures comprises entre 5 et 50 microkelvins. Les resultats indiquent une forte dependance en energie de la section efficace. Cela traduit l'existence d'une resonance de diffusion en onde s, lie a l'existence d'un niveau lie (ou virtuel) dans le potentiel d'interaction cs-cs tres proche du continuum. Nous en avons deduit une limite inferieure (en valeur absolue) pour la longueurde diffusion dans l'etat triplet bien plus grande que pour les autres atomes alcalins. Ce resultat devrait avoir des consequences importantes pour les experiences de refroidissement evaporatif du cesium.