Evaporation par radio-fréquence et condensation de bose-Einstein d'un gaz d'alcalins en régime de champ fort.
Résumé
We present a new tool for Bose-Einstein condensation using evaporative cooling of magnetically trapped alkali atoms. Our approach is based on the use of ferromagnetic materials to generate the trapping potential. It allows us to obtain a strong confinement at low electrical power (100 W). A preliminary experiment allowed us to validate the ,use of an ironcore electromagnet for magnetic trapping of neutral atoms. We then developed a second generation ofelectromagnet to experimentally study evaporative cooling ofa rubidium 87 gas. A specific feature ofthis setuP is that the atoms are trapped in a high magnetic field, of order 100 Gauss. Beacuse of this high magnetic field, the quadratic Zeeman effect is not negligible and radio-frequency transitions between adjacent Zeeman sublevels are not resonant at the same place. This has dramatic consequences on evaporative cooling in the F=2 state and leads to an interruption of the evaporation process. This was verified through an evaporation experiment with a fixed RF frequency. We also observed that evaporative cooling of a gas trapped in F=m=2 does not allow to cool the atoms below 50 J.!K. On the contrary, the evaporation process is not adversely affected by the quadratic Zeeman effect for the other hyperfine state F=l and we were able to reach Bose-Einstein condensation by cooling the atomic cloud below 150 nK.
Nous présentons un nouvel outil destiné à atteindre la condensation de Bose-Einstein par refroidissement évaporatif d'atomes alcalins confinés dans un potentiel magnétique. Notre approche repose sur l'utilisation de matériaux ferromagnétiques pour générer le potentiel de piégeage. Elle nous permet d'obtenir un pouvoir de confinement efficace avec une puissance électrique faible (100 W). Après une expérience préliminaire qui nous a permis de valider l'utilisation d'un électroaimant à coeur de fer pur pour le piégeage magnétique d'atomes neutres, nous avons développé un électroaimant de seconde génération que nous avons, utilisé pour notre étude du refroidissement évaporatif d'un gaz de rubidium 87. Ce dispositif a pour particularité de piéger les atomes dans un champ magnétique élevé, de l'ordre de 00 Gauss. A cause de la valeur élevée du champ magnétique, l'effet Zeeman quadratique n'est plus négligeable et les transitions radio-fréquence entre sous-niveaux Zeeman adjacents ne sont plus résonnantes au même point Cette propriété a des conséquences dramatiques sur le refroidissement évaporatif dans l'état F=2 et conduit à une interruption de lévaporation. Une expérience d'évaporation à fréquence fixe nous a permis de mettre en évidence l'influence de cet effet. Nous avons également observé que le refroidissement d'un gaz piégé dans F=m=2 ne permet pas de diminuer la température en dessous de 50 J.!K. En revanche, le processus d'évaporation n'est pas affecté pour l'état hyperfm inférieur F=1 et nous avons pu atteindre la condensation de Bose-Einstein en refroidissant le gaz en dessous de 150 nK.