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Gaz de Rydberg gelé et plasma ultra-froid
Permanents : Daniel Comparat, Pierre Pillet
Thésitifs : Matthieu Viteau, Amodsen Chotia
Obtenus après excitation laser, les atomes de Rydberg sont des atomes dont un électron de valence se trouve sur une orbite très excitée correspondant à un grand nombre quantique principal n (n>20). Un tel atome présente une « très grande taille », n2 fois celle de l’atome d’hydrogène dans son état fondamental ; on parle « d’atomes géants » très sensibles à toute forme de perturbation et aux interactions entre atomes. On aime souvent comparer les propriétés des atomes de Rydberg à celles des « atomes ordinaires » qui se retrouveraient dans des « situations extrêmes ». L’excitation dans un état de Rydberg d’un ensemble d’atomes froids (à une température de l’ordre du microkelvin) permet d’obtenir un gaz où les atomes peuvent interagir très fortement, offrant l’opportunité d’étudier de nombreuses situations physiques nouvelles à l’interface de la physique atomique et moléculaire, de la physique des plasmas ou de la physique des solides.
Références récentes :
Dipole blockade through Rydberg Förster resonance energy transfer
T. Vogt, M. Viteau, J.Zhao, A. Chotia , D. Comparat, Pierre Pillet
Phys. Rev. Lett. (arXiv:physics/0603038 (soumis) ) (2006)
Star clusters dynamics in a laboratory : electrons in an ultracold plasma
D. Comparat, T. Vogt, N. Zahzam, M. Mudrich, P. Pillet
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 361 p. 1227 (2005)
Interactions dipolaires entre atomes de Rydberg
En première approximation, on peut souvent oublier le mouvement des atomes dans un gaz de Rydberg, que l’on considère comme « gelé » à l’échelle de la durée de vie des atomes (10 µs). Les interactions à longue portée liées à l’existence de moment dipolaire énorme pour ces atomes de Rydberg ont conduit à l’observation d’effets à plusieurs corps, où chaque atome peut interagir avec tous ses voisins. Le comportement d’un tel système peut être rapproché de celui de la propagation d’excitons (...)
Evolution d’un gaz de Rydberg vers un plasma ultra-froids
Téléchargez l’article "Aux frontières des plasmas : les plasmas ultra-froids"
Pour des densités atomiques très élevées ou, ce qui revient au même, pour des états très excités (n>40) un échantillon de gaz d’atomes de Rydberg évolue spontanément, et ce avec une efficacité totale, vers un plasma ultra-froid formé d’ions et d’électrons. L’évolution du gaz s’effectue alors en trois phases (voir figures 2 et 3). La première étape ( 1µs) consiste en l’ionisation de l’ensemble des atomes (...)
Publications
[1] Many-Body Effects in a Frozen Rydberg Gas
I. Mourachko, D. Comparat, F. de Tomasi, A. Fioretti, P. Nosbaum, V. M. Akulin and P. Pillet - P.R.L. 80 253 (1998)
[2] Long-Range Forces between Cold Atoms
A. Fioretti, D. Comparat, C. Drag, T.F. Gallagher, and P. Pillet - P.R.L. 82 1839 (1999)
[3] Spontaneous Evolution of Rydberg Atoms into an Ultracold Plasma
M.P. Robinson, B. Laburthe Tolra, Michael W. Noel, T.F. Gallagher, and P. Pillet - P.R.L. 85 4466 (2000)
[4] Ionization of (...)
