Stark decelerator for Rydberg atoms and molecules

Décélérateur Stark pour atomes et molécules de Rydberg

Nicolas Saquet (1)

1 LAC - Laboratoire Aimé Cotton

This thesis deals with the achievement of a supersonic beam of sodium atoms. Theses atoms are excited into a Rydberg state. We use the interaction between the huge dipole momenta of these states and time dependant inhomogeneous electric field. The supersonic beam of sodium atoms is produced by laser ablation, characterized by laser induced fluorescence (T∥ ∼5 K and T⊥ ∼1 K) and optically excited into a Rydberg state. Landau-Zener transition had been observed into pairs of Rydberg atoms flying in a time dependant electric field gra- dients. As a result of the dipole-dipole interaction between Rydberg atoms, the state of a pair of Rydberg atoms is changing. We also propose a prototype of Stark-Rydberg decelerator in order to manipulate the velocity of the Rydberg atoms from the beam. With it, we should be able to remove about 50 cm−1 of the kinetic energy of these atoms. This thesis was done in collaboration with University of Hanover. We study photodissociation at threshold of sulfur dioxide molecules. These molecules are cooled with a supersonic expansion and then Stark decelerated. The aim is to produce cold oxygen atoms with small amount of kinetic energy.

Cette thèse traite de la réalisation d'un jet supersonique d'atomes de sodium, et de l'excitation des ces atomes dans un état de Rydberg en vue de les ralentir en utilisant l'interaction des forts moments dipolaires de ces états avec un champ électrique inhomogène dépendant du temps. Le jet supersonique d'atomes de sodium est produit par ablation laser et caractérisé par fluorescence induite par laser (T∥ ∼5 K et T⊥ ∼1 K). Les atomes sont excités optiquement dans un état de Rydberg. Des transitions Landau-Zener ont été mises en évidence pour des paires d'atomes de Rydberg évoluant dans des gradients de champ électrique dépendant du temps. L'interaction dipôle-dipôle entre les atomes de Rydberg plus proches voisins induit le changement d'état interne de la paire d'atomes. Nous proposons également un prototype de décélérateur Stark pour manipuler la vitesse des atomes de Rydberg du jet : avec ce dernier, il doit être possible de retirer environs 50 cm−1 à l'énergie cinétique des atomes de sodium. Cette thèse a été réalisée en collaboration avec l'Université de Hanovre. Ces travaux ont concerné la photodissociation au seuil de molécules de dioxyde de soufre refroidies dans une expansion supersonique et ralentie avec un décélérateur Stark. Le but est de produire des atomes d'oxygène froid avec peu d'énergie cinétique afin de les piéger.

Mots clés: supersonic beam; Rydberg atomes; photoionization; Stark deceleration; Stark- Rydberg deceleration; dipole-dipole interaction; Landau-Zener transitions

Mots clés: jet supersonique; atomes de Rydberg; photoionisation; décélération Stark; décélération Stark-Rydberg; interaction dipôle-dipôle; transitions Landau-Zener

Domaines: Physique Atomique [physics.atom-ph]

Nicolas Saquet. Décélérateur Stark pour atomes et molécules de Rydberg. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Paris Sud - Paris XI, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00446401⟩