description - Laboratoire de Physique des Lasers

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
Thématiques
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 élastique avec une surface nanostructurée. Interférométrie
Stern Gerlach des atomes et des molécules.
Doctorant
Jules Grücker
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 gradient magnétique radial). Il est ainsi possible de créer un pinceau très fin d’atomes qui serait la première étape d’un dispositif 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.
(1a) G = 12,75 mG/mm.
(1b) G = 16,6 mG/mm.
400
300
Conception et réalisation Laboratoire de Physique des Lasers - UMR7538 CNRS - Université PARIS 13 - Marc BARBIER 03/2005 (IOAFr)
200
(3) En collaboration avec une équipe du Laboratoire Aimé Cotton, nous préparons une expérience d’atomes métastables jumeaux issus de la dissociation d’une molécule d’hydrogène. Ici
encore les interactions à longue portée jouent un rôle considérable dans la cohérence mutuelle des deux atomes.
100
counts
(2) Les interactions de van der Waals sont sensibles à la structure 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’interaction 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. Récemment, 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 variable, réalisé à partir d’un jet super fin d’atomes lents.
0
-100
signal X 20
signal
-200
-300
-14 -12 -10 -8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
angle (mrad)
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.
Quelques publications
• C. Mainos et al.,
Motional states of magnetic molecules and their coherent suprposition.,
J. Chem. Physics, 119 (2), 1159, (2003).
• B. Viaris De Lesegno et al.,
Stern Gerlach interferometry with metastable argon atoms: an immaterial 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 passing through a micro-slit copper grating,
Europhysics Letters, 60, 207-213, (2002).
Laboratoire de Physique des Lasers - UMR 7538 CNRS - Université Paris 13
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