Goutelettes quantiques de potassium gaseux – Droplets

Nous prévoyons de nous focalisé sur la géométrie unidimensionnelle où la physique des gouttelettes quantiques est la plus contre-intuitive. Nos observations clés seront la nature auto-piégé des gouttelettes ainsi que leur densité constante au centre. Nous ferons aussi des études quantitatives des leurs excitations collectives. Enfin, nous utiliserons un habillage RF comme nouvelle méthode pour contrôler les interactions entre atomes, non seulement à deux corps mais aussi à trois corps. Cela offre ensuite un mécanisme alternatif pour stabiliser des droplets quantiques.

Transition 3D-1D pour les gouttelettes quantiques.
Mesure de l'équation d'état au delà du champ moyen dans les condensats habillés par RF.
Apparition d'interaction à trois corps dans la physique des condensats de Bose-Einstein.
Etude des excitations collectives des gouttelettes quantiques 1D.

Creation d'un nouveau type de gouttelettes quantiques dans les condensats habillés par RF.

1. PRA 103, 033312 (2021)
2. PRA 100, 042707 (2019)
3. PRA 103, 033326 (2021)
4. PRA 101, 051601(R) (2020)
5. PRA 101, 041602(R) (2020)
6. PRL 126, 115301 (2021)
7. arXiv:2105.11723 submitted to PRL

Notre projet s’intéresse à la création et à l’étude d’un nouveau type de liquide quantique sous forme de gouttelettes dans un ensemble atomique dilué de potassium 39. Leur existence est reliée à celle des fluctuations quantiques dans un mélange de deux condensats de Bose-Einstein pour lesquels l’énergie de champ moyen est compensée grâce aux interactions attractives entre les deux espèces. Ce système offre la possibilité extraordinaire d’étudier de façon quantitative les effets au-delà du champ moyen qui dominent alors la dynamique du système qui reste dilué. Nous nous intéresserons en particulier à la géométrie quasi-unidimensionnelle (1D) pour laquelle la physique des gouttelettes est la plus contre-intuitive. Nos observations les plus importantes seront la nature auto-piégée des gaz ainsi que leur profil de densité plat semblable à celui d’un liquide. Des études quantitatives des modes collectives de vibration seront ensuite menées. Nous irons aussi vers le régime d’interaction forte qui correspond à 1D à une diminution de la densité. De plus, nous comptons démontrer une nouvelle méthode de control des interactions dans les gaz ultra-froids d’atomes placés dans une superposition cohérente de deux états de spin couplés par un champ radio-fréquence. Cela permettra non seulement le control des interactions à deux corps mais aussi induira une interaction à trois corps, permettant d’envisager un mécanisme alternatif pour la stabilisation de gouttelettes dans un régime de gaz dilués.