Etats comprimés atomiques surpuce à atomes
Kenneth Maussang (LKB)

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Conf IV - 24 rue Lhomond

Vendredi 3 septembre à 14h

Résumé :

Dans ce mémoire, nous décrivons le montage d’une expérience permettant la production de condensats de Bose-Einstein d’atomes de 87Rb sur une puce à atomes, ainsi que leur séparation en deux dans un double puits de potentiel. Un système d’imagerie de précision a été développé, permettant une mesure absolue des populations avec un très faible bruit, quasiment limité par le bruit de grenaille optique. Nous avons alors mesuré la statistique des populations après séparation, et observé directement des états comprimés en nombre, jusqu’à -4.9dB aux basses températures. La dépendance en température des fluctuations a également été étudiée. Pour un gaz thermique, les fluctuations sont poissoniennes, résultant de la distribution de probabilité des macroétats de différences de population données. Dans le régime dégénéré, l’effet entropique favorisant les petites différences de population disparait, donnant lieu à des fluctuations super-poissoniennes, jusqu’à +3.8dB proche de la température de transition. Aux basses températures, le coût énergétique associé aux interactions est plus important que l’énergie thermique, et favorise alors les faibles différences de population résultant en des fluctuations sub-poissoniennes. Ces deux comportements sont interprétés théoriquement à l’aide d’un modèle simple, ainsi que de simulations numériques plus élaborées. Nous avons également mesuré l’évolution de la phase relative entre les deux nuages, et son brouillage dû aux interactions, permettant alors de démontrer que la séparatrice construite est cohérente.

Abstract :

In this thesis, we describe the construction of an experiment, allowing to produce 87Rb Bose-Einstein condensates on an atom chip, and then split them in a double well potential. An accurate imaging system has been developped, in order to be able to measure the absolute value of the populations of the double well within a very low noise level, almost limited by the optical shot noise. We measure atom number statistics after splitting, and directly observe number squeezed states, down to -4.9dB at low temperatures, compared to a classical gas, of independent particules. The dependance in temperature of fluctuations has been also studied. For a thermal gas, poissonian fluctuations are given by the probability distribution of the macroscopic configurations with a given atom number difference. In the degenerate regime, the entropy effect which favors small number differences vanishes, leading to super-poissonian fluctuations, to more than +3.8dB close to transition temperature. At low temperatures, the interaction energy cost associated with number fluctuations exceeds the available thermal energy, leading to sub-poissonian fluctuations. Those two behaviours have been theoreticaly explained, both with a simple analytical model and a numerical one. We also measured the evolution of the relative phase between the two clouds, and its collapse due to interactions, allowing us to claim that this splitter is a coherent one.

Conf IV - 24 rue Lhomond