Etude de gaz quantiques dégénérés quasi-unidimensionnels confinés par une micro-structure

This thesis presents experiments on degenerate Bose gases in the quasi-one dimensional regime. For this purpose we use an atom chip, microfabricated wires deposited on surfaces, to create very anisotropic traps in which we measured the statistical properties of an ultracold bosonic gas (Rubidium 87). For a classical gas, where the particles are statistically independent, density fluctuations are given by the atomic shot noise. At lower temperatures, the quantum nature of the particles appears (indistinguishable bosons), and an extra term has to be taken into account to describe the bosonic bunching. At low atomic densities, we observe these two kinds of behavior in good agreement with the ideal Bose gas predictions. At higher atomic densities, due to the energy cost of inter-atomic repulsive interactions, we observed a reduction of density fluctuations compared to the ideal case. This reduction reflects the transition to the quasi-condensate regime. To exploit the full potential of atom chip, atoms must often be close to the material structures which confine them. However, this proximity renders these devices highly sensitive to defects which produce roughness in the trapping potential. To circumvent this problem, we used a time-dependent trap where the atoms see the time-averaged potential without any roughness.Cette thèse présente l'étude et la réalisation expérimentale de gaz de bosons dégénérés quasi-unidimensionnels. Pour atteindre ce type de régime, nous utilisons une puce atomique, micro-fils d'or déposés sur un substrat de silicium qui permet de créer des pièges magnétiques très anisotropes dans lesquels nous avons mesuré les propriétés statistiques de gaz de bosons ultra-froids (Rubidium 87). Pour un gaz classique, où les particules sont statistiquement indépendantes, les fluctuations de densité sont données par le bruit de grenaille atomique. A plus basse température, la nature quantique des particules (bosons indiscernables) doit être prise en compte et des fluctuations de densité supplémentaires apparaissent dues au phénomène de groupement de bosons. A faibles densités atomiques, nous avons observé ces deux types de comportements en bon accord avec le comportement du gaz idéal. A plus fortes densités, à cause des interactions répulsives entre atomes qui sont coûteuses en énergie, nous avons observé une réduction des fluctuations de densité par rapport au gaz idéal. Cette réduction est caractéristique de la transition vers un quasi-condensat. Pour exploiter pleinement le potentiel des puces à atomes, les atomes doivent être situés aux abords des micro-structures qui les piègent. Cependant, cette proximité rend ces dispositifs sensibles aux imperfections de microfabrication en introduisant une rugosité non contrôlée sur le potentiel de piégeage. Pour contourner ce problème, nous avons mis au point une méthode pour s'affranchir de ce problème en modulant rapidement le courant des micro-fils. Les atomes sont alors soumis à un potentiel moyen effectif exempt de rugosité