Condensation de Bose-Einstein sur une puce à atomes

Département de Physique Laboratoire Kastler-Brossel
École Normale Supérieure
THÈSE de DOCTORAT de l’UNIVERSITÉ PARIS 6
Spécialité : Physique Quantique
présentée par
Cédric ROUX
pour obtenir le grade de DOCTEUR de l’UNIVERSITÉ PARIS 6
Condensation de Bose-Einstein
sur une puce à atomes supraconductrice
Soutenue le 9 juillet 2008
devant le jury composé de :
M. Michel BRUNE . . . . . . . . . . . . . . . . . Directeur de thèse
M. Jean-Jacques GREFFET . . . . . . Rapporteur
M. Bernard PLAÇAIS . . . . . . . . . . . . . Examinateur
M. Jakob REICHEL . . . . . . . . . . . . . . . Président du jury
M. Chris WESTBROOK . . . . . . . . . . Rapporteur
M. Gilles NOGUES . . . . . . . . . . . . . . . . Membre invité
M. Bruno DESRUELLE . . . . . . . . . . . Membre invité

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Remerciements
J’ai réalisé mon travail de thèse au Laboratoire Kastler Brossel, à l’École Normale Supérieure,
de septembre 2005 à juillet 2008. Je remercie les directeurs successifs du laboratoire, Franck Laloë
et Paul Indélicato, de m’y avoir accueilli.
Je tiens à remercier tout particulièrement Michel Brune, qui a dirigé cette thèse. L’une des
qualités que j’admire chez Michel est son efficacité dans de nombreux domaines : théorique,
expérimental, administratif... D’autre part, sa rigueur intellectuelle et sa bonne humeur resteront
un exemple pour moi, bien au-delà du cadre du laboratoire.
Serge Haroche et Jean-Michel Raimond dirigent le groupe d’électrodynamique des systèmes
simples, au sein duquel j’ai effectué ma thèse. J’ai beaucoup apprécié leurs qualités pédagogiques,
entre autres dans le cadre de la préparation à l’agrégation de physique pour Jean-Michel ou du
Collège de France pour Serge. Malgré un emploi du temps surchargé, Jean-Michel est toujours
disponible et à l’écoute, ce qui constitue sans aucun doute l’une des clés du succès du groupe.
Gilles Nogues a encadré cette thèse au quotidien. Je lui dois une grande partie des connais-
sances et des savoir-faire acquis au laboratoire, tant du point de vue expérimental que théorique.
Je le remercie beaucoup pour cet enseignement. La rapidité et le pragmatisme avec lesquels Gilles
s’approprie de nouveaux concepts m’ont toujours fortement impressionné.
Je tiens également à remercier Jean-Jacques Greffet pour sa relecture attentive du manuscrit,
ainsi que pour son aide cruciale dans la dernière année de ma thèse. Je suis également très
redevable envers Christoph Westbrook pour le sérieux avec lequel il s’est acquitté de son travail
de rapporteur.
Un grand merci aussi à Bernard Plaçais, qui m’a initié à la physique complexe des supracon-
ducteurs, et qui m’a inlassablement expliqué avec enthousiasme les subtilités de la dissipation
dans un matériau supraconducteur.
Je remercie Jakob Reichel d’avoir accepté de présider mon jury de soutenance. Chaque dis-
cussion avec Jakob, depuis mon projet bibliographique de M2 jusqu’à mon pot de thèse, m’a
fait un peu plus apercevoir l’immense potentiel des puces à atomes. Ses connaissances profondes
dans ce domaine ont été une aide précieuse lors de mes premières années de thèse.
Enfin, je remercie Bruno Desruelle d’avoir accepté de faire partie de mon jury, et de son
intérêt pour notre expérience. Plus généralement, je remercie la DGA pour avoir financé cette
thèse.
J’ai bénéficié de l’excellent travail effectué par mes prédécesseurs, Philippe Hyafil et Jack
Mozley, qui m’ont permis de commencer ma thèse sur de bonnes bases. Ils ont été suivis par
Angie Qarry, avec qui j’ai collaboré pendant un an. Sa contribution a été essentielle, et j’admire
beaucoup sa capacité de travail.
La partie expérimentale de ma thèse a été réalisée avec Thomas Nirrengarten, qui m’a précédé
d’un an, et avec Andreas Emmert, qui a rejoint le groupe 6 mois après moi. Nous avons trouvé
un équilibre très agréable, dynamisé par le fait de travailler à trois. À leurs côtés, il m’est apparu
évident que le travail en équipe peut se révéler stimulant et bien plus efficace que la somme des
travaux individuels. Il m’est impossible de résumer ici tout ce que j’ai appris grâce à Thomas et
Andreas. Thomas a vraiment été mon compagnon de galère pendant 7 ans, depuis notre entrée à
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l’ENS. Je le remercie pour sa bonne humeur et admire sa patience et son courage expérimental.
L’apport d’Andreas a également été décisif. Son pragmatisme et son esprit scientifique ont été
un exemple pour moi dès son premier jour au laboratoire, et j’apprécie tout particulièrement la
franchise et les qualités humaines dont il fait preuve au quotidien.
Merci à Adrian Lupascu, post-doctorant qui a succédé à Angie Qarry. Je souhaite souligner
sa gentillesse et le féliciter pour sa persévérance, et pour le calme avec lequel il a toujours su
aborder chaque problème.
Merci à tous mes collègues qui ont travaillé sur l’autre expérience du groupe, et avec lesquels
j’ai beaucoup interagi au cours de ma thèse : Stefan Kuhr, Igor Dotsenko, Sébastien Gleyzes,
Christine Guerlin, Julien Bernu, Samuel Deléglise, et Clément Sayrin. Merci également à tous
mes amis du laboratoire et des autres laboratoires du département.
Cette expérience n’aurait pas vu le jour sans le travail des services techniques et adminis-
tratifs. Je ne vais pas me lancer dans une liste de peur d’oublier quelqu’un, mais je remercie
toutes les personnes impliquées dans la vie du laboratoire, et plus généralement du département
de physique.
Une mention spéciale à Adrien et Gaël pour tout leur soutien au quotidien au labo et en
dehors, et un grand merci aussi à Camille, Adeline, Olivier, Astrid et Alice.
Je remercie aussi mes beaux-frères et mes beaux-parents pour leur présence tout au long de
la préparation de cette thèse (et même avant !). Je souhaite enfin remercier profondément mes
parents, dont le soutien a été inestimable tout au long de mes études et de ma vie professionnelle.
Et bien sûr, un très grand merci à Anne-Laure...
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