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Detailed view Habilitation à diriger des recherches
Université Paris Sud - Paris XI (23/02/2009), Michèle Leduc (Pr.)
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Optique atomique quantique sur des nuages ultra-froids d'hélium métastable
Denis Boiron1

Ce manuscrit décrit les expériences menées sur le montage "hélium métastable" de 1998 à 2008. Dès mon arrivée à l'Institut d'Optique, nous avions décidé de nous lancer dans la course de la condensation de Bose-Einstein de l'hélium métastable. Cet atome a en effet un atout : sa métastabilité. Son énergie interne de 20 eV est suffisamment grande pour que cet atome puisse être détecté électroniquement de façon très efficace par une galette de micro-canaux ; il est ainsi possible de faire du comptage d'atomes uniques, d'où la thématique optique atomique quantique. De plus, la probabilité d'avoir une ionisation lors d'une collision entre deux ou trois atomes d'hélium métastable est assez importante aux densités atomiques auxquelles nous travaillons. Les ions produits, détectables par la même galette permettent d'avoir un diagnostic in situ original de la densité atomique. On peut chronologiquement distinguer trois périodes. De 1998 à 2004 nous avons obtenu le condensat et étudié ces propriétés collisionnelles. De 2004 à 2007 nous avons mesuré les propriétés de corrélation à deux corps des nuages au-dessus ou en dessous de la dégénérescence quantique, suite à une amélioration de notre système de détection. Depuis 2006, nous avons commencé une nouvelle thématique portant sur l'optique atomique quantique et une première expérience sur la création de paires d'atomes a déjà eu lieu.
1:  LCFIO - Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique
lcf-oa
atomes froids – optique atomique quantique – effet Hanbury Brown Twiss – fonction de corrélation – condensat de Bose-Einstein – mélange à quatre ondes spontané – galette de micro-canaux – refroidissement laser – détection d'atomes uniques

Quantum atom optics with ultracold metastable helium clouds
This manuscript describes the experiments performed from 1998 to 2008 on the metastable helium setup. Since my arrival in the group, we have decided to look for the Bose-Einstein condensation of metastable helium. This atom has indeed one asset: its metastability. Its internal energy of 20 eV is high enough for the atom to be detected efficiently by a microchannel plate. The single atom capability of the detector has opened studies in quantum atom optics. Moreover, the ionization during two or three-body inelastic collisions leads to a new in-situ diagnostic tool of the atomic density. My researches could be split in three periods. From 1998 to 2004, we obtained the Bose-Einstein condensation and studied its collisional properties. From 2004 to 2007 we measured the two-body correlation properties of atomic clouds above or below the quantum degeneracy, thanks to an improvement on our detection setup. Since 2006, we have started studies on quantum atom optics and a first experiment on correlated atomic pairs has already been performed.
ultracold atoms – quantum atom optics – Hanbury Brown Twiss effect – correlation function – Bose-Einstein condensation – spontaneous four-wave mixing – microchannel plate – laser cooling – single atom detection

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