LCAR

Faits marquants
Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité
J. Billy & M. Büchner
Interaction laser-matière
Atomes froids
Interférométrie
Femto
Coord: D. Guéry-Odelin
Coord: A. Gauguet
Coord: B. Chatel
Structure et dynamique
moléculaire
Ions-matière
Agrégats
Coord: P. Moretto-Capelle Coord: JM. L’hermite
Théorie
Coord: C. Meier
1
Interaction laser-matière 1: optique atomique
Interférométrie atomique  présentation M. Büchner
Atomes froids
propagation d’ondes atomiques ultra-froides guidées
 optique atomique, chaos
Collaboration LPT
•
Beam splitter atomique en configuration guidée
Réalisation d’une cavité atomique
P. Cheiney et al. EPL 103, 50006 (2013)
simulation
•
experiment
G. Gattobigio et al, PRL 109, 030403 (2012)
Interaction laser-matière 2: dynamique ultra-rapide
Femto
 Développement de sources laser femtosecondes
 Interaction en champ fort d’impulsions laser fs avec des nanopointes
Collaboration CEMES, LPT
Photoémission au dessus du seuil (ATP)
6
M. Bionta et al. J. Mod. Opt. 61 833 (2014)
log(Counts) (a.u.)
Interaction avec des nanopointes de tungstène
Etude de l’émission de photoélectrons en champ fort
(Ilaser > 1011 W/cm²)
3 photons
4 photons
5 photons
5
4
3
2
1
0
0
Travail de sortie W : 4,5 eV
Energie d’un photon : 1,55 eV
5
10
Energy (eV)
15
Physique Moléculaire
Agrégats
 Collage et fragmentation d’agrégats d’eau
20
30
40
50
Collaboration LCPQ
60
70
80
90
100
110
120
130
150
J. Boulon et al.
J. Chem Phys. 140, 164305
(2014)
Ions-Matière
140
Temperature (K)
Nanocalorimétrie d’agrégats d’eau:
mesure des températures de
transition solide-liquide
130
120
110
(H2O)nH+
100
: this work
: Schmidt et al
(H2O)n-1OH-
90
(H2O)n
80
-
: this work
: Hock et al
 Collisions d’électrons/protons/photons X avec des
molécules/nanoparticules
Vent stellaire (keV)
H+
Interaction coronène C24H10 / proton
Mesure du taux de production de H2
moléculaire par fragmentation
J.-P. Champeaux et al.,
MNRAS 441, 1479–1487 (2014)
Coronène
Nébuleuse du
Rectangle Rouge
H2°
Théorie
Modèles quantiques pour décrire des dynamiques d’interaction entre
des systèmes atomiques/moléculaires et un environnement (pulse de lumière, surface)
Applications : plasmas, astrophysique, génération d’harmoniques, dynamique des réactions de transfert de
charges, dynamique dissipative dans les systèmes d’intérêt biologique, dynamique excitonique dans des
nanostructures, superfluidité dans des nanogouttes d’hélium dopées …
Interactions hydrogène-surface
Collaboration LPT, LCPQ, CEMES, Laplace, IRAP
H
Probabilité de collage par physisorption d’atomes
d’hydrogène sur graphène
en fonction de l’énergie de collision
B. Lepetit & B. Jackson, PRL 107, 236102 (2011)
Central CH
group
Dynamique dans des clathrates
Structure d’eau solide stabilisée par la présence d’une molécule hôte
R. Franklin-Mergarejo et al. J. Phys. Chem. A, 115, 5983 (2011)
Battements d’ondes atomiques
LCAR/IRSAMC
Université de Toulouse III et CNRS UMR 5589, Toulouse
Boris Decamps
Jonathan Gillot
Gilles Dolfo
Matthias Büchner
Alexandre Gauguet
Jacques Vigué
Interféromètres à géométrie Mach-Zehnder
Atomique
Optique
Réseaux diffractants
Source
atomique
deBroglie 
Séparatrice
Miroir
Séparatrice
h
 54 pm
mv
Introduction d’une perturbation sur un seul bras
observation d’un déphasage et l’atténuation de l’onde transmise
• mesure de deux phases topologiques (PRL 109, 120404 2012; PRL 111, 030401 2013)
He-McKellar-Wilkens et Aharonov-Casher (EPJD 68 2014)
(HMW: seminaire « flash » (NEXT days 2013)
• application d’une perturbation périodique en temps
battement d’ondes atomiques ↔ bandes latérales atomiques
↔ superposition des états de mouvement
Application d’un champ oscillant
Fentes de
collimation
Ondes stationnaires laser
Lithium
Fente de
détection
≈ 30 µm
Forte collimation du jet atomique
Un seul état quantique interne
Onde atomique séparée: Dx≈ 100 µm
M1
M3
M2
0,6m
x
0,6m
Signal (c/s)
I=I0∙[1+V ∙cos(miroir)]
45k
40k
35k
30k
Visibilité
V = 84.5  1%
25k
20k
15k
10k
5k
0
0,0
335,5
671,0
1006,5
x - position du miroir M3 (nm)
1342,0
Flux moyen
I0 = 23700 c/s
Application d’un champ oscillant
E (t)
I=I0∙[1+V∙cos(miroir+ pert)]
a: la polarisabilité électrique
Application d’un champ oscillant
Eu(t)
Vu(t)
El(t)
L= 50 mm
Vl(t)
Configuration: « Pockels »
Application d’une tension oscillante
• Application d’une tension osc.
à n= 21 Hz (durée 13 s)
•
n= 43 Hz
Temps: X 10
Radio Toulouse PM
Radio Toulouse PM à 54 pm
sur onde atomique
s)
0,0
335,5
671,0
1006,5
x - position du miroir M3 (nm)
1342,0
Battements d’ondes atomiques
Vu(t)
Dw constant
Vl(t)
Vu= Vs + Vm cos(wt)
Vl= Vs + Vm cos((w + Dw) t)
avec Dw petit
w/2p
Conclusion, applications (?)
• Modulation temporaires des phases d’onde atomique
• Observation des battements d’ondes atomiques
• Création de superposition d’états de mouvement:
•
| ki,, Ωi >
(moment d’inertie ћki,, energy ћΩi)
→∑p Ap | ki,, Ωi +p w> (bandes laterales)
• Détection synchrone avec ondes atomiques (?)
• augmenter ncoupure: appliquer un faisceau laser focalisé (effet Stark dynamique)
•
•
Bit 1:
pert -p/2
Fax atomique
Original
Faxed
Bit 0
Bit 1
Bit 0
335,5
671,0
1006,5
1342,0
x - position du miroir M3 (nm)
P.A.Böckstiegel 1917/1918