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Refroidissement Laser Molecules 11-7-2008
Une équipe du laboratoire Aimé Cotton vient de démontrer une nouvelle technique de pompage optique adaptée aux molécules utilisant des trains d’impulsions laser femtosecondes, de manière à transférer toutes les populations des différents niveaux de vibration d’un ensemble de molécules dans le niveau sans vibration v=0, réalisant ainsi le refroidissement par laser du degré de liberté interne de vibration des molécules. La méthode consiste à exciter électroniquement les molécules de façon à redistribuer les populations correspondant aux différents niveaux de vibration de l’état fondamental au cours des cycles « absorption d’un photon suivie de sa ré–émission spontanée ». La méthode est basée sur l’utilisation du caractère spectral très large bande du laser femtoseconde, qui permet d’exciter en même temps l’ensemble des niveaux de vibration. En façonnant la distribution spectrale du laser de manière à supprimer les raies d’excitation du niveau v=0, on transfère et on accumule les molécules dans ce seul niveau. L’expérience est réalisée avec des molécules dimères de césium, distribuées sur plusieurs niveaux de vibration de l’état fondamental. Après le passage d’une dizaine de milliers d’impulsions laser femtosecondes, pendant un temps de l’ordre de cent microsecondes, plus de 70 % des molécules se retrouvent dans le niveau sans vibration v=0. La méthode devrait offrir de nombreuses applications pour manipuler et pour refroidir les degrés de liberté internes d’une molécule (rotation et vibration), mais aussi les degrés de liberté externes, ouvrant de nombreuses perspectives au refroidissement par laser de molécules.
Le domaine des molécules froides connaît aujourd’hui une activité avec de nombreux développements aux domaines frontières des gaz quantiques, des applications à l’optique quantique et à l’information quantique, et de la chimie froide. La technique conceptuellement très simple du pompage optique par laser large bande aura un impact certain dans ces domaines.
Pour en savoir plus : Optical pumping and vibrational cooling of molecules Matthieu Viteau, Amodsen Chotia, Maria Allegrini, Nadia Bouloufa, Olivier Dulieu, Daniel Comparat et Pierre Pillet, Science 11 juillet 2008, page 232
L’expérience a été réalisée au Laboratoire Aimé Cotton.
Le laboratoire Aimé Cotton est Unité Propre de Recherche du CNRS, associée à l’Université Paris-Sud.
Le laboratoire est membre du réseau thématique de recherche avancée le Triangle de la Physique.
L’équipe concernée est membre de l’Institut Francilien de Recherche sur les Atomes Froids (IFRAF).
Les membres de l’équipe sont les signataires de l’article publié par la revue Science.
Un des acteurs Maria Allegrini, Professeur à l’Université de Pise et chercheur invitée au laboratoire Aimé Cotton, a collaboré à ces travaux.
Contact chercheurs :
Pierre Pillet : pierre.pillet@lac.u-psud.fr
Daniel Comparat : daniel.comparat@lac.u-psud.fr
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