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Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (03/09/2010), Jakob Reichel (Dir.)
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Etats comprimés atomiques sur puce à atomes
Kenneth Maussang1

Dans ce mémoire, nous décrivons le montage d'une expérience permettant la production de condensats de Bose-Einstein d'atomes de 87Rb sur une puce à atomes, ainsi que leur séparation en deux dans un double puits de potentiel. Un système d'imagerie de précision a été développé, permettant une mesure absolue des populations avec un très faible bruit, quasiment limité par le bruit de grenaille optique. Nous avons alors mesuré la statistique des populations après séparation, et observé directement des états comprimés en nombre, jusqu'à -4.9 dB aux basses températures par rapport à un gaz de particules classiques, indépendantes. La dépendance en température des fluctuations a également été étudiée. Pour un gaz thermique, les fluctuations sont poissoniennes, résultant de la distribution de probabilité des macroétats de différences de population données. Dans le régime dégénéré, l'effet entropique favorisant les petites différences de population disparait, donnant lieu à des fluctuations super-poissoniennes, jusqu'à +3.8 dB proche de la température de transition. Aux basses températures, le coût énergétique associé aux interactions est plus important que l'énergie thermique, et favorise alors les faibles différences de population résultant en des fluctuations subpoissoniennes. Ces deux comportements sont interprétés théoriquement à l'aide d'un modèle simple, ainsi que de simulations numériques plus élaborées. Nous avons également mesuré l'évolution de la phase relative entre les deux nuages, et son brouillage dû aux interactions, permettant alors de démontrer que la séparatrice construite est cohérente.
1:  LKB (Lhomond) - Laboratoire Kastler Brossel
condensat de Bose-Einstein – interférométrie – puce à atomes – jonction Josephson – états comprimés – séparatrice à atomes

Atomic squeezed states on an atomchip
In this thesis, we describe the construction of an experiment, allowing to produce 87Rb Bose-Einstein condensates on an atom chip, and then split them in a double well potential. An accurate imaging system has been developped, in order to be able to measure the absolute value of the populations of the double well within a very low noise level, almost limited by the optical shot noise. We measure atom number statistics after splitting, and directly observe number squeezed states, down to −4.9 dB at low temperatures, compared to a classical gas, of independent particules. The dependance in temperature of fluctuations has been also studied. For a thermal gas, poissonian fluctuations are given by the probability distribution of the macroscopic configurations with a given atomnumber difference. In the degenerate regime, the entropy effect which favors small number differences vanishes, leading to super-poissonian fluctuations, tomore than +3.8 dB close to transition temperature. At low temperatures, the interaction energy cost associated with number fluctuations exceeds the available thermal energy, leading to sub-poissonian fluctuations. Those two behaviours have been theoreticaly explained, both with a simple analytical model and a numerical one. We also measured the evolution of the relative phase between the two clouds, and its collapse due to interactions, allowing us to claim that this splitter is a coherent one.
Bose-Einstein condensate – interferometry – atom chip – Josephson junction – squeezed states – atomic splitter