Production and investigation of quasi-two-dimensional Bose gases
Steffen Patrick Rath (LKB)

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Conf IV - 24 rue Lhomond

Vendredi 19 février à 14h

Résumé

Lorsqu’un gaz bosonique ultrafroid est fortement confiné selon une direction de l’espace,
les degrés de liberté correspondants sont "gelés" et le gaz devient effectivement
bidimensionnel. Le sujet principal de ce manuscrit de thèse est la production de ces
gaz quasi-bidimensionnels avec un nouveau dispositif expérimental ainsi que leur étude
subséquente. Le manuscrit se divise en deux parties dont la première est consacrée à la
description du dispositif expérimental et des techniques qui nous permettent la production
des gaz de Bose ultrafroids. Le cas particulier de la production (pour laquelle on se sert
d’une lame de phase holographique) et l’étude des gaz de Bose quasi-bidimensionnels est
discuté en détail dans la deuxième partie. Le but original des expériences décrites ici
était de mesurer l’équation d’état du gaz de Bose quasi-bidimensionnel. Il s’est avéré
que la méthode de l’imagerie par absorption, appliquée sur un tel gaz, donne naissance à
des effets inattendus. Nous donnons une caractérisation détaillée ainsi que des éléments
d’explication possibles de ces effets.

Abstract

When an ultracold bosonic gas is strongly confined along one direction of space, the
corresponding degrees of freedom are “frozen” and the gas becomes effectively twodimensional.
The production of such quasi-two-dimensional Bose gases with a new
experimental setup and subsequent studies of these objects are the principal subject
of this thesis manuscript which is divided into two parts. The first part describes the
basic experimental apparatus and techniques that permit us to create ultracold Bose
gases for various purposes. The particular case of a quasi-two-dimensional Bose gas
is discussed in detail in the second part where we describe the production (in which
holographic phase plates play an important role) and investigation of this system. The
goal of these experiments was the measurement of the quasi-two-dimensional Bose gas’s
equation of state. It turned out that the otherwise well-established method of absorption
imaging gives rise to unexpected effects when applied to quasi-two-dimensional samples.
We present a thorough characterisation and elements of possible explanations for these
effects.

Conf IV - 24 rue Lhomond