Molécules froides: formation, piégeage et spectroscopie. -Accumulation de dimères de césium dans un piège quadrupolaire magnétique. -Spectroscopie par frustration de photoassociation. - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2003

Molécules froides: formation, piégeage et spectroscopie. -Accumulation de dimères de césium dans un piège quadrupolaire magnétique. -Spectroscopie par frustration de photoassociation.

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Abstract

This thesis deals with the study of cold molecules obtained through the cold atom photoassociation technique. Our study is focused both on manipulating external degrees of freedom of these Cs2 molecules and on studying their internal interactions.

A quadrupolar magnetic trap of about 2.10^5 cold Cs2 molecules is demonstrated. The trap lifetime is on the order of 600ms, mainly limited by the background gas pressure. The trapped molecules are identified, which allows the determination of the trapped molecule cloud temperature, which is about 35uK. A dipolar trap is set up bythe use of a focused CO2 laser beam.

Moreover, this thesis desbribes a two-photon photoassociation spectroscopy. We report the first study of two-photon photoassociation line shapes, which exhibit typical Fano profiles.
Taking advantage of the detailed understanding of these line shapes, we measure over one hundred high-lying level energies with an accuracy on the order of 10MHz. Then we interpret theoretically these energies. The huge hyperfine structure of the Cesium atom binds us to solve a coupled channel Schrödinger equation for internuclear distances above 15a0. Hence we use an asymptotic theory to fit the potential parameters of the Cs2 dimer. We adjust those parameters by the mean of both evolutionnary strategies and deterministic optimum seeking. This is followed by a careful statistics study, which leads to a very accurate determination of the Vander Waals coefficient. Moreover we report the first experimental determination of the exchange interaction amplitude.
Cette thèse traite de l'étude des molécules froides formées via la technique de photoassociation d'atomes froids. Cette étude porte sur la manipulation des degrés de libertés externes de la molécules, et sur l'étude des interactions internes à la molécule Cs2.

Un piège quadrupolaire magnétique de 2.10^5 molécules Cs2 froides a été réalisé. Le temps de vie du piège moléculaire est de 600ms, limité par les collisions avec le gaz chaud résiduel. Les molécules piégées ont été caractérisées, ce qui a permis de déterminer la température du nuage de molécules piégé, de l'ordre de 35uK. La mise en place d'un piège dipolaire, réalisé au moyen d'un laser CO2 focalisé est également décrit.

D'autre part, une spectroscopie de photoassociation à deux photons a été réalisée. Elle a permis l'étude originale des formes de raies de cette spectroscopie, présentant de typiques profils de Fano. Grâce à la connaissance précise de ces formes de raies, plus d'une centaine d'énergies de niveaux vibrationnellement très excités de la molécules de Cs2 sont mesurés, avec une précision de l'ordre de 10MHz. Lors de l'interprétation théorique, l'énorme structure hyperfine de l'atome de césium implique la résolution d'équation de Schrödinger couplées pour des distances internucléaires supérieures à 15a0. Un modèle théorique asymptotique est donc utilisé pour ajuster les paramètres moléculaires des potentiels fondamentaux de la molécules de Cs2.
Les ajustements de ces paramètres se font au moyen d'algorithmes évolutionnaires et déterministes et sont suivis d'une étude statistique approfondie. On détermine ainsi le coefficient de Van der Waals avec une excellente précision, ainsi que pour la première fois l'amplitude de l'interaction d'échange de manière expérimentale.
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Cite

Nicolas Vanhaecke. Molécules froides: formation, piégeage et spectroscopie. -Accumulation de dimères de césium dans un piège quadrupolaire magnétique. -Spectroscopie par frustration de photoassociation.. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Ecole Polytechnique X, 2003. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00004296⟩
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