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Mardi 21/11/2006 - 14:00
Des nuages à la particule unique ; quelques expériences avec des ions piégés
Caroline Champenois (Université de Provence)
par - 21 novembre 2006
Physique des interactions ioniques et moleculaires, CNRS-Universite de Provence mail : centre universitaire de saint jerome, case C21 13397 Marseille, cedex 20
Les pièges de Paul sont capables de confiner pendant des durées de quelques secondes à plusieurs jours, des espèces ioniques (atomes ou molécules) pourvu que le rapport de la charge sur la masse obéisse à certaines contraintes fixées par la géométrie du piège et la tension radio-fréquence appliquée à l’anneau du piège. C’est dans ces pièges que les premières techniques de refroidissement laser ont été développées (Wineland et al, PRA 20(1979)1521) et ils sont toujours d’actualité pour des expériences ou le piégeage d\x2019un seul atome ou d’une chaîne d’atomes est requis.Citons pour exemple des expériences de métrologie des fréquences optiques (comme à Marseille), d’ions uniques en cavité pour des application d’optique quantique (Guthöhrlein et al, Nature 414(2001)49) ou de chaînes d’ions en piège linéaire pour la réalisation d’algorithme quantique (Roos et al, Science 304(2004)1478) ou encore la téléportation d’états quantiques de particules massives (Nature 429 (2004) 734 et 737).
De plus, la cohabitation de plusieurs espèces dans un même piège peut être mise à profit pour thermaliser par interaction coulombienne une espèce (SC) avec une espèce (LC) qui est, elle, refroidie par laser. Cette thermalisation, appelée communément refroidissement sympathique, permet de porter à des températures translationnelles basses (< 50 mK) des espèces non éligibles au refroidissement laser telles que des molécules ou des atomes dont les transitions ne sont que difficilement accessibles par les lasers existants. Ce mode de refroidissement permet de réaliser des transitions de phase vers une phase cristallisée, de une ou plusieurs espèces (Drewsen et. al. PRA 62 (2000)011401).
J’exposerai les principales caractéristiques des pièges de Paul, avant de présenter différentes expériences réalisées à Marseille, soit avec un ion unique, soit avec un nuage d’ions, de calcium. Je montrerai par exemple, comment on peut mettre à profit des effets d’interférences entre chemins d’excitation pour contrôler l’état interne et externe d’un ou plusieurs ions. Je montrerai aussi quelques caractéristiques de la dynamique de nuage d’ions qui peuvent être utilisées pour l’identification ou l’éjection sélective d’espèces piégées dans un nuage.