– GALOP

Les laser à atomes guidés (LAG) sont étudiés depuis peu, ils ont été produits par différentes techniques. Le groupe du porteur de projet a pu démontrer à la fois le contrôle de leurs degrés de liberté internes et le contrôle du nombre de modes transverses peuplés. Ces systèmes constituent un outil idéal pour étudier la transition entre le régime classique et purement quantique (un seul mode transverse peuplé). Cette demande vise à développer le champ de recherche des laser à atomes guidés. L?interaction des LAG avec des potentiels optiques (PO) sera faite avec deux types de défauts (Tâches 1 et 4): Dans un premier temps, l?étude expérimentale de l?interaction entre les LAG et PO sera menée avec des grands défauts (en comparaison de la longueur de cicatrisation). Les données seront mises en regard avec un modèle théorique décrivant cette interaction comme une diffusion quantique en milieu confiné. Dans le régime d?interactions de Thomas Fermi, la propagation du LAG à travers une constriction engendre des solitons sous certaines conditions. Cette prédiction surprenante sera confrontée aux expériences. Nous souhaitons également étudier une lame séparatrice à ondes de matière et son optimisation dans les régimes classique et quantique. Ce travail préparera le terrain pour des interféromètres à grande aire, et par suite pour leur miniaturisation. L?autre régime, celui de petits défauts de taille submicronique, permettra l?étude du seuil de superfluidité selon la taille du défaut ou son caractère attractif ou répulsif. Cette interaction est susceptible de permettre l?étude de la turbulence quantique, initialement menée sur l?hélium superfluide, dans le contexte des gaz dégénérés. Le LAG sera aussi utilisé pour alimenter un piège optique placé en aval du guide. En présence d?évaporation, la dynamique collisionnelle dans le piège peut permettre la formation d?un condensat de Bose Einstein sous certaines conditions. Le régime stationnaire, où les pertes par évaporation sont compensées par les atomes entrant, offre la possibilité d?étudier des systèmes bosoniques très loin de l?équilibre thermodynamique. Un tel système rappelle des situations physiques relevant d?autres communautés comme celle des condensats de polaritons. Le contrôle des degrés de liberté internes d?un LAG sera au coeur de la tâche deux. La première étape consistera à réaliser un LAG de spineur par une méthode de découplage entièrement optique. L?étape suivante implique la réalisation de LAG dans des superpositions d?états internes, et l?étude de la robustesse de ces superpositions lors de leur propagation sur des distances macroscopiques. Leur usage permettra également par interférométrie l?étude des propriétés de cohérence du LAG. Sans interactions entre atomes, la taille de l?état transverse est donnée par la longueur caractéristique de l?oscillateur harmonique de taille micrométrique. Pour des interactions répulsives cette taille est plus importante. Inversement, des interactions attractives autorisent a priori la propagation d?un faisceau atomique dont la taille transverse est de quelques centaines de nanomètres. Nous aurons recours au rubidium 85 pour cette démonstration expérimentale grâce à l?emploi de la résonance de Feshbach (tâche 3). Par ailleurs, les études menées sur les défauts seront reprises pour un gaz interagissant (attractif ou répulsif). De telles études offrent la possibilité d?étudier la diffusion quantique non-linéaire, sujet difficile et peu exploré en physique théorique.