Lévitation d'atomes par interférencesTransport bidimensionnel en présence de désordre
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis presents two experiments of atomic physics, realized on a sample of Rubidium 87. We tackle the topics of atom interferometry, and of the transport properties in disordered mediums. In the first experiment, we demonstrate a technique for suspending atoms against gravity, which could help increase the interrogation time of atom interferometers. The atoms are periodically diffracted on a light standing wave, used as Bragg mirror to reflect the atoms and thus prevent their fall. However, when getting close to the thin grating limit, the matter wave packet is splitted into many trajectories that periodically recombine. We show that the interference between these multiple components can be used to cancel the losses towards falling channels. The second experiment is devoted to the study of the transport properties in a 2D disordered medium. In particular, matter wave interference can prevent the transport - a phenomenon known as Anderson Localization. The atoms are confined between to sheets of light, and the disorder is generated by a speckle pattern shined onto the cloud. We observe a diffusive expansion in these potentials, and extract diffusion coefficients in agreement with a numerical simulation. We now explore the dynamic at lower energies, where atoms can be trapped under the percolation threshold of the disorder, or be localised in the sense of Anderson. Additionally, the study of the interplay between disorder and the Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition in 2D is also within reach.
Abstract FR:
Cette thèse présente deux expériences de physique atomique, réalisées sur un échantillon de Rubidium 87 ultra-froid. Nous abordons les thématiques de l'interférométrie atomique, ainsi que des propriétés de transport en milieu désordonné. Dans la première expérience, nous développons une méthode de suspension des atomes contre la gravité, en vue d'optimiser le temps d'interrogation d'interféromètres atomiques. Les atomes sont périodiquement diffractés sur une onde lumineuse stationnaire, utilisée comme miroir de Bragg pour réfléchir l'échantillon et ainsi empêcher sa chute. Toutefois, en approchant le régime de réseau mince, l'onde atomique est séparée vers de nombreuses trajectoires qui se recombinent périodiquement. Nous montrons que les interférences entre ces composantes peuvent être exploitées pour bloquer les pertes vers les voies en chute libre. La seconde expérience porte sur les propriétés de transport dans un milieu bidimensionnel désordonné. En particulier, des interférences entre ondes de matière peuvent bloquer le transport - phénomène connu sous le nom de localisation d'Anderson. Nous confinons les atomes entre deux nappes de lumière répulsives, et générons le désordre à l'aide d'une figure de tavelures. Nous observons une propagation diffusive, dont nous extrayons des coefficients de diffusion en accord avec une modélisation numérique. Nous explorons désormais la dynamique à basse énergie, où les atomes peuvent être piégés sous le seuil de percolation du désordre, ou encore être localises au sens d'Anderson. Par ailleurs, l'expérience est maintenant à même d'étudier l'influence du désordre sur la transition superfluide de Berezinskii-Kosterlitz-Thouless en 2D.