Les projets de l expérience Rb I : au-delà du potentiel harmonique Sabine Stock Vincent Bretin Peter Rosenbusch Jean Dalibard

Utiliser un laser vert pour créer une force dipolaire répulsive: Laser vert à 532 nm (YAG doublé) crée une force dipolaire répulsive pour les atomes waist = 20 m P max = 200 mW U 0 max = 27 K 5 mW 10 mW 20 mW 40 mW -30 m 30 m 7 K 4 Fréq. caractéristique:

III Zone III: Potentiel = 1/2 m 2 x 2 III Au-dessous de l inversion du potentiel P = 5 mW II Zones II: Potentiel plus raide que quadratique II I Zone I: U 0 Potentiel harmonique où

Exploration du régime de la rotation critique force centrifuge + force de piegeage = 0 seule la force de Coriolis agit sur les atomes Force de Coriolis: Force de Lorentz ( sur des particules chargés dans un champ B=2(m/q) ): cette analogie mène au régime de leffet Hall Pour un gaz datomes mis en rotation autour de laxe z il existe une fréquence de rotation critique c où:

Exploration du régime de la rotation critique Problème dans un piège harmonique: le centre de masse du nuage datomes est déstabilisé dans une fenêtre [ -, + ] autour de c, où est relié à la symétrie du potentiel tournant (cf P.Rosenbusch et al, Critical Rotation of a Harmonically Trapped Bose Gas, PRL 88, (2002) ) Par contre cette instabilité nexiste plus dans un piège plus raide on peut espérer explorer ce régime ( cf Tin-Lun Ho, Bose-Einstein Condensates with Large Number of Vortices, PRL 87, (2001) )

Tentative expérimentale - diminution de la fréquence transverse Excitation percussionnelle par la cuillère décentrée provoque une oscillation du BEC dans le piège: Allumage du verdi pendant l évaporation transition BEC t TdV t ajustable excitation par la cuillère Resultat: on trouve des oscillations de la position du BEC avec le temps, dont la période correspond à la fréquence du piège

Premiers résultats expérimentaux On attend alors une décroissance en racine de la fréquence lorsque U 0 augmente: Explication pour la re-augmentation aux puissances fortes?... ( 15 % arrive sur les atomes)

9.8 mW Annuler le terme quadratique fabriquer un potentiel quartique situation plus proche de larticle original de Einstein (condensation dans une boîte): les atomes condensent seulement dans lespace des impulsions, et non dans lespace réel étudier la dynamique de la transition BEC dans un tel potentiel

Création dun piège toroïdal

Limitations sur le potentiel anneau 60 mW40 mW20 mW -30 m 30 m 7 K On ne veut pas se placer trop dans les ailes de la gaussienne, c.à.d. pas trop loin de la force maximale: 1. La hauteur de la bosse:

2. La symétrie du tore … Limitations sur le potentiel anneau A cause de la gravité on na pas une symétrie de rotation parfaite g C est possible quon narrive jamais à un piège bien rond

Formation d un vortex dans le piège toroïdal Après la condensation dans le piège toroïdal on met la cuillère pour entraîner les atomes L = m r 2 ħ r : distance du minimum du piège au centre pour la nucleation d un vortex il faut que r 20 m /2 = 0.3 Hz (très lente!!) Remarque 1: Pour que la rotation de la terre ( ) suffise pour nucléer un vortex il ne faut qu un un trou de r 3.2 mm

Remarque 2: Pour des fréquences de rotation plus élévées on devrait exciter des vortex multi-chargés… qui ne sont pas stables dans un piège harmonique Methode de diagnostic: - enlever le laser vert en baissant adiabatiquement sa puissance - observer les propriétes du condensat harmonique comme d habitude

Condensation libre dans un état rotationel Qqs ordre de grandeur: 1) pour N atomes il faut quau moment de la condensation: 2) raisonnement classique: N atomes peut-être faisable pour des petits N

Imprimer une phase Principe: déphaser localement la fonction donde du BEC en appliquant un light shift dépendant de la position Exemple: Mettre un masque dabsorption sur le trajet dun faisceau non-résonnant introduit une phase A dans le BEC (A I,t) Problème: singularité de phase au centre Autre possibilité (pour le BEC en anneau): Varier lintensité de la cuillère pendant un tour

Qqs petits effects qui restent à comprendre… Expérience: Laisser le laser vert allumé pendant toute la période d évaporation, éteindre le verdi et le champ magnétique en même temps, prendre l image selon la direction longitudinale après 24 ms de TdV on aperçoit des franges d interférence

Sans laser vert: Imagérie transverse après 24 ms TdV on a trouvé des franges au bout du condensat… comme sil y avait une fuite au bout du cigare 24 ms TdV Verification avec un TdV de seulement 16 ms: On trouve toujours des franges: