Lévitation d'atomes par interférences et Transport bidimensionnel en présence de désordre - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Access content directly
Theses Year : 2010

Levitation of atoms by interference and Two-dimensional transport in the presence of disorder

Lévitation d'atomes par interférences et Transport bidimensionnel en présence de désordre

Abstract

This thesis presents two experiments of atomic physics, realized on an ultra-cold sample of Rubidium 87. We tackle the topics of atom interferometry, and of the transport properties in disordered medium. In the first experiment, we demonstrate a technique for suspending atoms against gravity, which could help increase the interrogation time of atom interferometers. The atoms are periodically diffracted on a light standing wave, used as Bragg mirror to reflect the atoms and thus prevent their fall. However, when getting close to the thin grating limit, the matter wave-packet is splitted into many trajectories that periodically recombine. We show that the interference between these multiple components can be used to cancel the losses towards falling channels. This original interferometer could be an interesting alternative to suspend an inertial sensor or an atom clock in a limited volume, whilst allowing simultaneous measurement of the forces acting on the atoms. The second experiment is devoted to the study of the transport properties in a 2D disordered medium. In particular, matter wave interference can prevent the transport - a phenomenon known as Anderson Localization. The atoms are confined between two repulsive sheets of light, and the disorder is generated by a speckle pattern shined onto the cloud. We observe a diffusive expansion in these potentials, and extract diffusion coefficients in agreement with a numerical simulation. We then explore the dynamic at lower energies, where subdiffusion, classical trapping under the percolation threshold, and Anderson Localization may be observed. Finally, the study of the interplay between disorder and the Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition in 2D is now within reach.
Cette thèse présente deux expériences de physique atomique, réalisées sur un échantillon de Rubidium 87 ultra-froid. Nous abordons les thématiques de l'interférométrie atomique, ainsi que des propriétés de transport en milieu désordonné. Dans la première expérience, nous développons une méthode de suspension des atomes contre la gravité, en vue d'optimiser le temps d'interrogation d'interféromètres atomiques. Les atomes sont périodiquement diffractés sur une onde lumineuse stationnaire, utilisée comme miroir de Bragg pour réfléchir l'échantillon et ainsi empêcher sa chute. Toutefois, en approchant le régime de réseau mince, l'onde atomique est séparée vers de nombreuses trajectoires qui se recombinent périodiquement. Nous montrons que les interférences entre ces composantes peuvent être exploitées pour bloquer les pertes vers les voies en chute libre. Ce nouvel interféromètre pourrait être une alternative intéressante pour maintenir un senseur inertiel ou une horloge atomique en suspension dans un volume réduit, tout en permettant une mesure simultanée des forces agissant sur les atomes. La seconde expérience porte sur les propriétés de transport dans un milieu bidimensionnel désordonné. En particulier, des interférences entre ondes de matière peuvent bloquer le transport - phénomène connu sous le nom de localisation d'Anderson. Nous confinons les atomes entre deux nappes de lumière répulsives, et générons le désordre à l'aide d'une figure de tavelures. Nous observons une propagation diffusive, dont nous extrayons des coefficients de diffusion en accord avec une modélisation numérique. Nous explorons ensuite un régime de plus basse énergie, où un comportement subdiffusif, classiquement piégé sous le seuil de percolation, ou encore localisé au sens d'Anderson, pourrait être observé. Finalement, l'étude de l'influence du désordre sur la transition de Berezinskii-Kosterlitz-Thouless en deux dimensions est maintenant à portée de l'expérience.
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Dates and versions

tel-00578701 , version 1 (21-03-2011)
tel-00578701 , version 2 (23-03-2011)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00578701 , version 2

Cite

Martin Robert-De-Saint-Vincent. Lévitation d'atomes par interférences et Transport bidimensionnel en présence de désordre. Matière Condensée [cond-mat]. Université Paris Sud - Paris XI, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00578701v2⟩
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