Abstract FR:

Cette these concerne l'etude des effets a n corps dans un gaz d'atomes de rydberg froids de cesium obtenu en utilisant un piege magneto-optique. Le processus d'echange resonnant d'energie interne regi par l'interaction dipole-dipole a ete etudie experimentalement dans des conditions ou le gaz atomique peut etre considere comme fige : un gaz de rydberg gele. Les profils des resonances observees presentent des largeurs beaucoup plus grandes que celles qui correspondraient aux interactions dipole-dipole moyennes entre les atomes de rydberg proches voisins, comme celles prevues par un modele de gaz dilue ou les collisions binaires predominent. Le systeme mesoscopique d'atomes de rydberg froids s'apparente davantage a un solide amorphe ou les effets a n corps deviennent importants. Un modele phenomenologique de type reaction-diffusion a ete developpe en prenant en compte deux processus essentiels. Le premier concerne le transfert d'energie entre deux atomes tres proches conduisant a la creation d'excitations elementaires : etats de rydberg atomiques differents des etats initiaux. Le deuxieme processus correspond a une interaction a n corps conduisant a la migration diffusive de ces excitations a travers le bain des autres atomes de rydberg. Ce modele explique les particularites d'echange d'energie dans un gaz de rydberg gele : les fluctuations rares des paires d'atomes tres proches sont a l'origine des largeurs des resonances observees tandis que la diffusion des etats quantiques explique la dependance des profils des resonances avec la densite.