Piégeage et refroidissement d’atomes fermioniques alcalins jusqu’à dégénérescence quantique. Refroidissement sub-Doppler du Potassium-40 et du Lithium-6 dans des mélasses grises.

This thesis describes the design, construction and characterization of an apparatus capable of trapping and cooling fermionic atoms of $^{6}$Li and $^{40}$K to ultracold temperatures. The study of mixtures of degenerate Fermi gases opens the door for the creation of new many-body quantum systems.We present a novel laser cooling technique able to simultaneously cool $^{6}$Li and $^{40}$K to the sub-Doppler regime based on the gray molasses scheme operating on the D$_{1}$ atomic transition. This strategy enhances the phase space density of both atomic species to $10^{-4}$, the highest value reported in the literature for laser cooled $^{6}$Li and $^{40}$K.The optimization of a device able to transport a magnetically trapped atomic cloud from the MOT chamber to a science cell is described. In this cell evaporative cooling is performed first in a plugged magnetic quadrupole trap and then in an optical dipole trap. We report the production of a quantum degenerate Fermi gas of $1.5\times10^{5}$ atoms $^{40}$K in a crossed dipole trap with $T/T_{{\rm F}}=0.17$, paving the way for the creation of strongly interacting superfluids of $^{40}$K.Ce mémoire décrit la conception, la construction et la caractérisation d'un appareil capable de piéger et refroidir des atomes fermioniques de $^{6}$Li et $^{40}$K à des températures ultrabasses. L'étude des mélanges des gazes de Fermi dégénérés ouvre la porte vers la création des nouveaux systèmes quantiques à N corps.Nous présentons une nouvelle technique de refroidissement laser capable de refroidir simultanément $^{6}$Li et $^{40}$K à des températures sub-Doppler basée sur un schéma de molasses grises fonctionnant sur la transition atomique D$_{1}$. Cette stratégie améliore la densité dans le espace des phases des deux espèces atomiques à $10^{-4}$, la valeur la plus élevée rapportée dans la littérature pour le refroidissement laser du $^{6}$Li et du $^{40}$K.L'optimisation d'un dispositif capable de transporter un nuage atomique piégé magnétiquement de l'enceinte MOT à une cellule de science est décrite. Dans cette cellule on effectue du refroidissement évaporatif d'abord dans un piège magnétique quadripolaire dont le zéro du champ est interdit par un potentiel répulsif et après dans un piège optiquedipolaire. Nous rapportons la production d'un gaz quantique de Fermi dégénéré de $1.5\times10^{5}$ atomes de $^{40}$K dans un piège dipolaire croisé avec $T/T_{{\rm F}}=0.17$, ouvrant la voie à la création des superfluides de $^{40}$K en interactions fortes