Manipulation cohérente d’un condensat de Bose-Einstein d’ytterbium sur la transition "d’horloge" : de la spectroscopie au magnétisme artificiel
Alexandre Dareau (LKB)

Dans cette thèse, nous faisons état de la construction d’un dispositif expérimental capable de piéger et refroidir un gaz d’ytterbium, dans l’optique de simuler des champs magnétiques artificiels. Ce dispositif permettra, à terme, de produire et de caractériser des états quantiques fortement corrélés, semblables aux états rencontrés dans la physique de l’effet Hall quantique, entier ou fractionnaire.

Dans un premier temps, nous décrivons la construction des parties de notre dispositif consacrées au refroidissement optique de l’ytterbium 174. En particulier, nous présentons la conception d’un ralentisseur Zeeman, permettant le chargement direct d’un piège magnéto-optique effectué sur la transition d’intercombinaison de l’ytterbium. Après transport dans un piège optique, une étape de refroidissement évaporatif nous permet d’obtenir des condensats de Bose-Einstein contenant environ 50 000 atomes d’ytterbium. Les condensats produits sont alors chargés dans un réseau optique vertical à la longueur d’onde "magique".

Nous présentons ensuite la construction d’un système laser étroit à 578nm capable d’exciter la transition "d’horloge" de l’ytterbium. Le laser est asservi sur une cavité Fabry-Perot de grande finesse servant de référence de fréquence, dont nous avons caractérisé les différentes propriétés. Nous présentons en particulier une méthode permettant de calibrer rapidement la fréquence absolue de la cavité par comparaison avec une transition de la molécule de diiode.

Finalement, nous présentons les résultats d’expériences de spectroscopie effectuées sur des condensats d’ytterbium à l’aide du laser étroit, ainsi que la manipulation cohérente du condensat sur la transition d’horloge au cours d’expériences d’oscillations de Rabi. Ces expériences préliminaires ouvrent notamment la voie à la mesure des propriétés colisionnelles de l’ytterbium 174.