Spectroscopy and evaporative cooling of rubidium atoms in radiofrequency dressed traps

Spectroscopie et refroidissement évaporatif d'atomes de rubidium habillés par un champ radio-fréquence résonnant

Raghavan Kollengode Easwaran (1)

1 LPL - Laboratoire de Physique des Lasers

In this thesis, I describe the spectroscopic investigations and preliminary results of evaporative cooling of rubidium atoms done on a magnetic trap dressed with a radiofrequency field. Unlike the case of a static magnetic trap, where a single radiofrequency photon is used to outcouple atoms we have demonstrated that a multiphoton transition is necessary. This transitions are nearly resonant with the energy spacing of the radiofrequency dressed states. The evaporation efficiency is not the same for all the observed transitions: the transition involving a two photon process is more efficient compared to the others. Preliminary results of evaporative cooling in a radiofrequency dressed trap are discussed. The quantum degeneracy is not reached as it is difficult to reach thermalization due to the strong anisotropy in the trap. A way to render the evaporative cooling more efficient is
to increase the horizontal oscillation frequencies. Finally, we discuss a method to load the atoms into a radiofrequency dressed quadrupole trap, leading to large oscillation frequencies in the horizontal directions.

Le refroidissement évaporatif d'un nuage d'atomes de rubidium ultra froids a été étudié dans le cadre d'un piégeage radio-fréquence dans un champ magnétique inhomogène de type Ioffe-Pritchard. Contrairement à la situation rencontrée dans les pièges magnétiques statiques où une transition radio-fréquence à un photon est utilisée pour contrôler la hauteur du piège, nous montrons qu'une transition à plusieurs photons est nécessaire pour contrôler la hauteur d'un piège habillé par un champ radio-fréquence. L'efficacité de l'évaporation n'est pas identique pour toutes les transitions : une transition à deux photons s'est avérée la plus efficace par rapport aux autres. Des résultats préliminaires de refroidissement évaporatif sont discutés. La dégénérescence quantique, qui est le but poursuivi dans le refroidissement évaporatif, n'a pas été atteinte, la très grande anisotropie du piège rendant pratiquement impossible la thermalisation à l'intérieur du piège. La dégénérescence quantique dans un piège radio-fréquence très anisotrope pourrait être satisfaite par la transformation adiabatique vers ce piège à partir d'un condensat de Bose-Einstein produit dans un piège magnétique de type Ioffe-Pritchard. Les expériences qui ont été réalisées dans ce sens ont été négatives : les fréquences latérales du pièges radio-fréquences sont trop basses pour assurer une transformation adiabatique en un temps raisonnable pour l'expérience. La fin de la thèse expose des résultats préliminaires de piégeage d'atomes dans une configuration magnétique quadrupolaire, cette dernière configuration conduisant à des fréquences d'oscillation de piège plus élevées dans les directions latérales.

Mots clés: Bose-Einstein condensation; 2D gas; dressed atoms; radiofrequency field; adiabatic potentials; spectroscopy; evaporative cooling

Mots clés: condensat de Bose-Einstein; gaz 2D; rubidium; atomes habillés; champ radiofréquence; potentiels adiabatiques; spectroscopie; refroidissement par évaporation

Domaines: Physique Atomique [physics.atom-ph]

Raghavan Kollengode Easwaran. Spectroscopy and evaporative cooling of rubidium atoms in radiofrequency dressed traps. Atomic Physics [physics.atom-ph]. Université Paris-Nord - Paris XIII, 2009. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00376470⟩