Ultracold lithium-6 atoms in the BEC-BCS crossover (experiments and the construction of a new apparatus)

Nous utilisons un gaz fermionique de lithium-6 en tant que système modèle pour étudier l'effet de la superfluidité. Les deux cas limites de la superfluidité sont la formation d'un condensat de Bose-Einstein (BEC) et la supraconductivité, décrite par la théorie de Bardeen, Cooper et Schrieffer (BCS). Dans un gaz de lithium-6 on peut explorer toute la transition entre ces deux limites, la transition BEC-BCS, grâce à une résonance de Feshbach. Nous étudions le comportement de la distribution d'impulsions du gaz dans la zone de cette transition et la comparons avec des modèles théoriques. L'expansion hydrodynamique, caractéristique d'un gaz superfluide, est aussi étudiée. Nous observons un changement brusque de la forme du gaz en expansion à proximité de la transition vers la phase superfluide. Nous avons aussi localisé des résonances de Feshbach hétéronucléaires entre Li-6 et Li-7. Au cours d'une reconstruction du montage vers une expérience de deuxième génération, un nouveau système laser, basé sur des diodes laser à haute puissance, a été developpé. Des améliorations dans notre enceinte à vide, y compris une reconstruction complète du ralentisseur Zeeman, ont augmenté le flux d'atomes, permettant de diminuer le temps de répétition de l'expérience. La géometrie des pièges magnétiques a été modifiée afin d'augmenter le nombre d'atomes piégés.e a fermionic gas of Lithium-6 as a model system to study superfluidity. The limiting cases of superfludity are Bose-Einstein condensation (BEC) and superconductivity, described by the theory by Bardeen, Cooper and Schrieffer (BCS). In Lithium-6 gases, we can explore the whole range between the two cases, known as the BEC-BCS crossover, using a Feshbach resonance. We study the change of the momentum distribution of the gas in this crossover and compare to theoretical models. We also investigate the hydrodynamic expansion, characteristic for a superfluid gas. We observe a sudden change of the ellipticity of the gas close to the transition to the superfluid phase. Moreover, we localized heteronuclear Feshbach resonances between Li-6 and Li-7. We are currently constructing a second generation of the experimental setup. An new laser system, based on high power laser diodes, was developed. Changes in the vacuum chamber, including a complete reconstruction of the Zeeman slower, have increased the atomic flux, allowing us to increase the repetition rate of our experiment. Modifications of the geometry of the magnetic traps lead to a higher number of trapped atoms.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF