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Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (13/01/2006), Jean Dalibard (Dir.)
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Vortex quantifiés dans un condensat de Bose-Einstein: activation thermique et nucléation dynamique
Sabine Stock1

Ce manuscrit présente des résultats expérimentaux obtenus avec des condensats de Bose-Einstein dans des réseaux optiques ou en rotation rapide. Dans un réseau optique, une chaîne de condensats bidimensionnels est produite à partir d'un nuage tridimensionnel. En superposant un gradient magnétique selon l'axe du réseau il est possible de contrôler le nombre de condensats 2D dans la chaîne par évaporation sélective. En en laissant interférer un petit nombre, nous avons observé des dislocations dans les figures d'interférence engendrées par des défauts de phase non triviaux, comme par exemple des vortex libres. Les vortex et les paires vortex-antivortex jouent un rôle important dans la transition de phase vers l'état superfluide à 2 dimensions, la transition de Kosterlitz-Thouless. Pour des condensats tridimensionnels, le régime de rotation rapide a été étudié dans une piège hybride contenant un terme quartique, ce qui permet d'atteindre des fréquences de rotation excédant la fréquence harmonique du piège. Ces expériences constituent un premier pas vers l'observation des états corrélés proches du régime de l'effet Hall quantique fractionnaire.
1:  LKB (Lhomond) - Laboratoire Kastler Brossel
Condensation de Bose-Einstein – dimension réduite – transition de Kosterlitz-Thouless – rotation – vortex – effet Hall quantique fractionnaire

Quantized vortices in a Bose-Einstein condensate: thermal activation and dynamic nucleation
This thesis manuscript presents experimental results on Bose-Einstein condensates in optical lattices and in the regime of fast rotation. In an optical lattice an array of inde-pendent 2-dimensional Bose-Einstein condensates is produced from an initially 3-dimen-sional cloud. The number of 2D BECs in this array can be controlled by superimposing a magnetic field gradient along the axis of the lattice and then selectively evaporating the sites. When producing a small number of sites and letting them interfere, dislocations in the interference pattern were observed, which must be due to nontrivial phase defects, as for example free vortices. Such vortices and vortex-antivortex pairs play an important role in the superfluid to normal phase transition in a 2-dimensional gas, the Kosterlitz-Thouless transition.
With 3-dimensional condensates the limit of fast rotation is studied in a hybrid potential contain-ing a small quartic term. In this trap rotation frequencies larger than the harmonic trapping fre-quency can be reached. These experiments are a first step to a possible observation of strongly correlated states close to the regime of the fractional quantum Hall effect.
Bose-Einstein condensation – low-dimensional – Kosterlitz-Thouless transition – rotation – vortex – fractional quantum Hall effect