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Accueil du site > Thèses et habilitations > Transition BKT et potentiels géométriques dans le gaz de Bose bidimensionnel

Transition BKT et potentiels géométriques dans le gaz de Bose bidimensionnel

Vendredi 3 juillet 2009, 14h en salle de Conférence IV du département de physique de l’ENS 24 rue Lhomond, Paris 5e.

Soutenance de thèse de Marc Cheneau

Résumé

Le travail de thèse exposé porte sur le gaz de Bose bidimensionnel. La première partie présente l’observation de la transition de Berezinskii–Kosterlitz–Thouless dans un gaz de rubidium 87 ultra-froid, confiné dans un piège mixte magnétique et optique. La localisation précise du point critique et la confrontation des données expérimentales à un modèle théorique permettent de clarifier le rôle de l’excitation résiduelle du mouvement axial et l’influence du potentiel de confinement transverse. La deuxième partie décrit le nouveau montage expérimental, sur lequel les prochaines expériences auront lieu. Les premières observations réalisées sur celui-ci concernent l’expansion libre à deux dimensions d’un gaz de rubidium 87 bidimensionnel. Cette expansion se caractérise par une invariance d’échelle, qui révèle la nature des interactions entre atomes. La troisième partie illustre l’utilisation de potentiels géométriques dans un gaz neutre ultra-froid afin de simuler l’action d’un champ magnétique sur des particules chargées. Ces potentiels, associés à la notion de phase de Berry, peuvent être générés par couplage des atomes à un champ laser. Une proposition de réalisation expérimentale devant conduire à la nucléation de vortex est détaillée.


Abstract

This defence is devoted to the two-dimensional Bose gas. The first part reports on the observation of the Berezinskii–Kosterlitz–Thouless transition in a rubidium 87 ultracold gas confined in a combined magnetic and optical potential. The precise localisation of the critical point and the comparison of the data with a theoretical model lead to a better understanding of the role of both the transverse confining potential and the residual excitation of the axial motion. The second part describes a new experimental setup, with which the forthcoming experiments will be performed. The first observations on this setup concern the free expansion in two dimensions of a two-dimensional rubidium 87 gas. This expansion is caracterised by a scaling low, which reveals the nature of the interactions between atoms. The third part explains the use of geometric potentials in a neutral ultracold gas to mimic the action of a magnetic field on charged particles. One can generate these potentials, which are associated with the concept of Berry phase, by coupling the atoms to a laser field. A proposal for an experimental realisation is detailed, which should lead to the nucleation of vortices.

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