Dynamique d'un condensat de Bose-Einstein

Frédéric Chevy (1)

1 LKB (Lhomond) - Laboratoire Kastler Brossel

This thesis presents a series of experiments aiming at characterizing the dynamics of a dilue Bose-Einstein condensate, focusing on its behaviour when stirred-up. Using a far-detuned laser beam, we have realized a dipole potential mimicking the rotating bucket experiment previously performed on Helium II: the stirring-up of the condensate generates quantized vortices characterized by a phase defect at their core. This topological defect has been directly detected by an atom interferometry experiment performed on two wavepackets spatially separated. Moreover the angular momentum has been measured by surface mode spectroscopy of the cloud, allowing us to precise the actual nucleation mechanism of the vortices. These are generated through a dynamical instability of the condensate that crucially depends on the geometry of the stirrer.

Ce mémoire de thèse présente une série d'expériences visant à caractériser la dynamique d'un condensat de Bose-Einstein dilué, en nous concentrant plus particulièrement sur sa mise en rotation. En utilisant un laser très désaccordé, nous avons pu réaliser un potentiel dipolaire simulant l'expérience du seau tournant effectuée précédemment sur l'hélium II : la mise en rotation s'accompagne alors de la formation de tourbillons quantifiés caractérisés par un défaut de phase en leur coeur. Ce défaut topologique a pu être mis en évidence par une expérience d'interférences atomiques entre deux paquets d'ondes séparés spatialement. De plus, nous avons mesuré le moment cinétique du nuage en étudiant le spectre de ses modes de surface, nous permettant ainsi de préciser le mécanisme de nucléation des tourbillons. Ceux-ci se forment suite à une instabilité dynamique du condensat, dépendant fortement de la géométrie du potentiel tournant.

Mots clés: Condensats de Bose Einstein; Superfluidité; Vortex; Tourbillons Quantifiés; Gaz Quantiques Dégénérés

Domaines: Physique Atomique [physics.atom-ph]

Frédéric Chevy. Dynamique d'un condensat de Bose-Einstein. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00001305⟩