Mélanges de superfluides de Bose et de Fermi
Igor FERRIER-BARBUT (LKB)

Résumé

On trouve des manifestations de la physique quantique au niveau thermodynamique dans de nombreux systèmes. Un exemple marquant est la superfluidité, découverte au début du 20ème siècle, que l’on retrouve de l’hélium liquide aux étoiles à neutrons. Les gaz dilués ultra-froids offrent une polyvalence unique pour étudier des systèmes quantiques macroscopiques, permettant un test direct des théories grâce à un environnement contrôlé. Dans cette thèse, nous présentons des études expérimentales de gaz froids de lithium. Le lithium fournit la possibilité de réaliser des ensembles de bosons et de fermions, avec des interactions contrôlables entre atomes. Nous présentons les techniques utilisées pour préparer et étudier des gaz dégénérés de lithium. Leur mise en application nous a mené à la première observation expérimentale d’un mélange de superfluides de Bose et de Fermi. Nous démontrons en effet que les deux composants sont superfluides et que leur écoulement relatif vérifie les propriétés des écoulement superfluides, avec une absence de viscosité en dessous d’une vitesse critique puis la présence de dissipation au-delà. En utilisant des excitations collectives de ce mélange, nous avons mesuré l’interaction entre les deux superfluides, en bon accord avec un modèle théorique.