Enseignants  : Hélène Perrin (CNRS, Université Paris 13) et Jérôme Lodewyck (CNRS, Université Paris 6, Observatoire de Paris) + chercheurs d’Île-de-France pour l’encadrement du TP en laboratoire.

pdc

atomes de césium confinés dans un piège optique (HP/LKB)

Cette option est consacrée à un domaine fascinant de la physique où les atomes, refroidis jusqu’à des températures proches du zéro absolu, doivent être considérés comme des ondes atomiques pouvant interférer, telles les ondes électromagnétiques, et révèlent un ensemble de propriétés quantiques fascinantes. Les applications des interféromètres à atomes vont des horloges ultra précises pour tester la relativité générale, améliorer le système GPS ou son concurrent européen GALILEO, à la prospection pétrolière par détection de variation du champ gravitationnel. Les applications des gaz quantiques incluent notamment le développement d’une nouvelle classe de simulateurs, les simulateurs quantiques, permettant d’étudier sur un système modèle la superfluidité, le magnétisme ou la supraconductivité.

Cette option comprend aussi une séance de Travaux Pratiques en laboratoire sur une expérience de refroidissement d’atomes par laser dans un des laboratoires de l’IFRAF (Institut Francilien de recherche sur les Atomes Froids).

Objectifs :

Comprendre les bases de la manipulation des degrés de liberté internes et externes des atomes par laser ; s’initier aux mesures de précision avec des atomes froids (horloges, gyromètres, gravimètres) ; comprendre les interactions entre atomes froids et la description des condensats de Bose-Einstein par l’équation de Schrödinger non linéaire ; s’initier au principe de la simulation quantique.

Contenu :

strontium

atomes de strontium dans un piège magnéto-optique (JL/SYRTE)

Première partie :
Cours : forces radiatives
Cours : ralentissement/refroidissement Doppler/Sisyphe

Cours : pièges (magnéto-optique, magnétique, pièges à ions)

– TD force dipolaire : réseau optique OU puces à atomes
– TD collisions froides, résonance de Feshbach
– TD diffraction par un réseau optique

Deuxième partie :
Cours : horloges atomiques : principes de base, stabilité, effets systématiques
– TD déplacement collisionnel OU longueur d’onde magique dans une horloge optique
– TD optionnel : franges de Ramsey
Cours : Interférométrie atomique
– TD calcul du déphasage, bruit de projection quantique dans un gravimètre

Troisième partie :
Cours : refroidissement par évaporation
Cours : condensation de Bose-Einstein
Cours : condensats en interaction, superfluidité et excitations
– TD : panorama des applications des gaz quantiques, simulateurs quantiques

TP :

Cette option comprend aussi une séance de Travaux Pratiques en laboratoire sur une expérience de refroidissement d’atomes par laser (dans un des laboratoires de l’IFRAF (Institut Francilien de recherche sur les Atomes Froids))

Lieu : Jussieu (sauf TP)

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