Soutenance de thèse de Pierrick CHEINEY

Expériences de diffusion d'ondes de matière sur des potentiels complexes

La première partie de cette thèse présente le développement d'un nouveau type de ralentisseur à effet Zeeman à aimants permanents qui possède certains avantages par rapport à la réalisation conventionnelle. Les performances des ces dispositifs sont discutées pour deux configurations d'aimants: dipole et Halbach.

La deuxième partie porte sur des expériences de diffusion d'onde de matière guidées sur des potentiels complexes. Après avoir décrit le système expérimental qui permet la production de condensats de Bose-Einstein dans un piège dipolaire croisé, trois expériences sont successivement présentées.

La première décrit la diffusion d'une onde de matière sur un réseau optique de taille finie qui réalise un miroir de Bragg. Les processus à l'œuvre sont discutés et la transmission à travers le miroir est caractérisée. Nous démontrons ensuite le piégeage d'un condensat à l'intérieur d'une cavité de Bragg fournie par l'envelope du reseau optique. Nous observons des oscillations dans la cavité ainsi que la sortie de la cavité par effet tunnel de certaines classes de vitesse. Cette technique permet de caractériser des barrières tunnel dans l'espace des position équivalentes à une barrière repulsive submicronique. Finalement, nous présentons la diffusion d'une onde de matière sur un réseau modulé en amplitude et étudions la transmission à travers cette structure en fonction de la fréquence de la modulation. La dynamique complexe en jeu est décrite grâce au formalisme de Floquet-Bloch. Cette technique permet de réaliser un nouveau type de filtre accordable en vitesse. Ce filtre à l'avantage de ne pas dépendre d'une structure interne spécifique.

The first part of this thesis concerns the development of a novel type of Zeeman slower (ZS) that is based on permanent magnets and has several advantages over the conventional ZS. We present the performances of the apparatus for two different magnet configurations: the dipole and Halbach configurations.

The second part is about scattering experiments of guided matter waves on a complex potential. After describing the experimental setup that produces Bose-Einstein condensates in a crossed dipole trap, we report on three experiments.

The first experiment studies the scattering of a matter wave on a finite size optical lattice that forms a Bragg reflector. We discuss the processes involved in the scattering and we study in detail the transmissivity across the Bragg mirror. We then demonstrate the trapping of a propagating Bose-Einstein condensate in a Bragg cavity that originates from the envelope of the lattice. We observe oscillations inside the cavity and partial tunneling out of the cavity for narrow classes of velocity. This technique allows to characterize new types of tunnel barriers in position space equivalent to submicronic repulsive barriers. Finally, we study the scattering of matter waves on an amplitude-modulated optical lattice, and analyse the transmissivity across this structure when varying the modulation frequency. We describe the complex dynamics at play within the Floquet-Bloch framework and the use of this technique to realize a new type of tunable velocity filter. This filter does not rely on any specific internal state configuration.