description - Laboratoire de Physique des Lasers

Laboratoire de Physique des Lasers - UMR 7538 CNRS - Université Paris 13
Institut Galilée - 99, avenue Jean-Baptiste Clément - F 93430 Villetaneuse
Téléphone [phone] - Télécopie [phone]
http://www-lpl.univ-paris13.fr
Conception et réalisation Laboratoire de Physique des Lasers - UMR7538 CNRS - Université PARIS 13 - Marc BARBIER 03/2005 (IOAFr)
Interférométrie et optique atomiques - IOA
Responsable Martial Ducloy (Directeur de Recherche, CNRS)
mél [email protected]
Membres permanents
Constantin Mainos, Francisco Pérales, Georges Vassilev
(Maîtres de Conférences),
Jacques Baudon (Professeur)
Réseau européen FASTnet
Doctorant
Jules Grücker
Étude des cohérences quantiques des ondes atomiques,
sur un jet d’atomes métastables de gaz rares polarisés
thermiques ou lents. Optique atomique aux échelles
nanométriques et interaction de van der Waals non élas-
tique avec une surface nanostructurée. Interférométrie
Stern Gerlach des atomes et des molécules.
Thématiques
Nos travaux actuels
L’équipe IOA, membre du réseau européen « FastNet », étudie
la modification des propriétés de cohérence d’atomes
(molécules) en mouvement qui interagissent avec des champs
électromagnétiques d’origines diverses.
(1) L’interférométrie Stern Gerlach emploie des profils de
champs magnétiques agissant sur des jets d’atomes polarisés.
Nous avons montré qu’il est ainsi possible de créer un masque
interférentiel qui permet d’inscrire, sur le profil d’un jet d’atomes,
le portrait de phase du champ magnétique existant à l’intérieur
de l’interféromètre (voir figure 1a et 1b, dans le cas d’un gra-
dient magnétique radial). Il est ainsi possible de créer un pin-
ceau très fin d’atomes qui serait la première étape d’un disposi-
tif de nanogravure atomique. Par ailleurs l’analyse du degré de
cohérence rotationnelle d’un jet de molécules paramagnétiques
et sa manipulation, sont en cours d’investigation. Cette étude
ouvre une voie d’application de l’interférométrie Stern Gerlach
dans le domaine de l’information quantique.
(2) Les interactions de van der Waals sont sensibles à la struc-
ture quantique des niveaux atomiques des atomes sur lesquels
elles agissent. Nous avons mis en évidence, par leur incidence
sur le mouvement du centre de masse, les effets de transitions
inélastiques (transitions de structure fine) induits par l’interac-
tion entre un atome métastable et une surface micro ou nano
structurée (réseaux micro ou nano gravés). Nous avons étendu
ce résultat aux transitions vibrationnelles d’une molécule. Ré-
cemment, nous avons mis en évidence, avec un jet super fin
d’atomes métastables, l’existence de ce même phénomène,
pour des transitions entre sous-niveaux Zeeman soumis à un
champ magnétique extérieur (voir la figure ci-contre, montrant,
dans le cas d’atomes Ne*, la différence des profils transversaux
obtenus avec et sans champ magnétique). D’autre études sont
en cours, pour optimiser la qualité du revêtement de surface qui
induit ces transitions (films de diamant ou d’oxyde de titane par
exemple). Ce résultat nous permet d’envisager de réaliser un
interféromètre atomique à bras largement séparés, d’aire varia-
ble, réalisé à partir d’un jet super fin d’atomes lents.
(3) En collaboration avec une équipe du Laboratoire Aimé Cot-
ton, nous préparons une expérience d’atomes métastables ju-
meaux issus de la dissociation d’une molécule d’hydrogène. Ici
encore les interactions à longue portée jouent un rôle considé-
rable dans la cohérence mutuelle des deux atomes.
Quelques publications
• C. Mainos et al.,
Motional states of magnetic molecules and their coherent suprposi-
tion.,
J. Chem. Physics, 119 (2), 1159, (2003).
• B. Viaris De Lesegno et al.,
Stern Gerlach interferometry with metastable argon atoms: an immate-
rial mask modulating the profile of a supersonic beam,
The European Physical Journal D, 23, 25-34 (2003).
• J-C. Karam et al.,
Endothermal fine structure transition of metastable argon atoms pass-
ing through a micro-slit copper grating,
Europhysics Letters, 60, 207-213, (2002).
(1a) G = 12,75 mG/mm.
Différence des profils transversaux obtenus avec et sans
champ magnétique (153 G) dans le cas d’atomes métastables
d’argon. Les flèches verticales indiquent des transitions van der
Waals-Zeeman.
(1b) G = 16,6 mG/mm.
-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
signal X 20
signal
counts
angle (mrad)