Thèse soutenue

Transport cohérent d’atomes ultrafroids dans un potentiel désordonné : manipulation de la symétrie par renversement du temps dans des expériences de localisation faible

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Kilian Muller
Direction : Chris Westbrook
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 24/11/2014
Etablissement(s) : Palaiseau, Institut d'optique théorique et appliquée
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ondes et Matière (Orsay, Essonne ; 1998-2015)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Charles Fabry / Optique atomique
Jury : Président / Présidente : Gilles Montambaux
Examinateurs / Examinatrices : Markus K. Oberthaler, Bruno Laburthe-Tolra, Vincent Josse
Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Gorceix, Patrizia Vignolo

Résumé

FR  |  
EN

Cette thèse a pour objet l’étude des effets de cohérence de la propagation d’ondes en milieu désordonné, à l’aide d’atomes ultrafroids. Ces systèmes permettent un contrôle précis de paramètres clés, tels que la dimensionnalité, les interactions, la vitesse initiale des atomes et le potentiel externe. Utilisant cette flexibilité, il a été possible de réaliser des expériences en régime fortement et faiblement localisé. La première expérience traite de l’expansion d’un condensat, dont une fraction maximale de 20% est localisée, permettant ainsi l’observation de la localisation d’Anderson en 3D. Lors de la seconde expérience, les atomes ont été envoyés dans un désordre quasi 2D avec une vitesse initiale bien définie. Il a été possible d’observer la distribution en impulsions des atomes, et ainsi de mesurer le temps de libre parcours moyen et le temps de transport. La rétrodiffusion cohérente s’est clairement manifestée sous la forme d’un pic dans la direction opposée à la direction initiale. L’amplitude et la largeur de ce pic ont été étudiées, et les résultats sont en accord avec la théorie. Microscopiquement, la rétrodiffusion cohérente a pour origine l’interférence constructive entre chemins à diffusions multiples symétriques par renversement du temps (symétrie T). Cette symétrie de la propagation d’ondes a été ensuite manipulée. Un déphasage précis a été introduit grace à un pulse de gradient de champ magnétique, qui détruit la symétrie T ainsi que la rétrodiffusion cohérente, sauf pour un bref instant : une résurgence du pic est alors observée. Ce nouvel effet démontre explicitement le rôle de la cohérence et de la symétrie T dans la localisation faible.