Transport et confinement optique d'atomes de strontium pour une expérience de microscope à gaz quantique

Transport and optical confinment of strontium atoms for a quantum gas microscope experiment

• Auteur / Autrice : Clémence Briosne frejaville
• Direction : Chris Westbrook, Marc Cheneau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 28/10/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ondes et matière (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Charles Fabry / Gaz Quantique
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-….)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Institut d'optique Graduate school (Palaiseau, Essonne ; 1920-....)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Comparat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Cheneau, Daniel Comparat, Leticia Tarruell, Fabrice Gerbier, Juliette Simonet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Leticia Tarruell, Fabrice Gerbier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Atomes froids

Microscopie

Spectroscopie

Strontium

Condensation de Bose-Einstein

Pinces optiques

Mots clés libres

Gaz quantiques

Strontium

Condensation de Bose Einstein

Pince optique

Spectroscopie

Microscope à gaz quantiques

Bose Einstein condensation

Quantum gases

Strontium

Optical tweezer

Spectroscopy

Quantum gas microscope

Résumé

Les travaux présentés dans ce manuscrit de thèse portent sur la construction d’un nouveau dispositif pour atomes froids de strontium 84. Les expériences réalisées sur ce montage porteront sur la dynamique de relaxation de gaz quantiques hors équilibre. Cette dynamique est étudiée pour des gaz bidimensionnels sur réseau. Ce manuscrit de thèse s'attache à décrire la conception des systèmes optiques utilisés pour piéger et manipuler les gaz lors des expériences. En particulier, le montage optique utilisé pour le transport des atomes entre deux positions de l'enceinte à vide est présenté. La solution choisie pour la réalisation du piège bidimensionnel est elle aussi détaillée. Enfin, un microscope à gaz quantiques est mis en place afin de mesurer in situ les fonctions de corrélation spatiales à partir de la répartition des atomes dans le piège bidimensionnel. Une caractérisation du microscope est présentée dans ce manuscrit. Bien que la conception des différents systèmes optiques soit terminée dans sa première version, il nous reste quelques étapes de construction avant d'achever le montage de notre dispositif expérimental.

This manuscript presents the construction of a new quantum ultracold atom experiment using strontium 84. The aim of this experiment is to study the relaxation dynamics of quantum gases initially prepared in an out-of-equilibrium state. We will investigate bidimensional gases on a lattice. This manuscript aims to describe the optical systems designed for trapping and manipulating the atoms during the experiment. Specifically, we present our optical solution to transport the atoms between locations in the vacuum chamber. We also discuss the choices we made to create the bidimensional lattice. Lastly, a quantum gas microscope is implemented to measure the spatial correlation functions from the atoms’ distribution in the lattice. A characterization of the microscope is laid out in this manuscript. Though we determined a first version of our optical systems, there are still a few steps needed to complete the experimental setup.