Gaz quantiques de Chrome: propriétés thermodynamiques et magnétiques d'un condensat de Bose-Einstein et production d'une mer de Fermi

This thesis presents experimental results performed with Quantum gases of Chromium atoms. The specificity of Chromium resides in its large electronic spin s=3 and non negligible dipole-dipole interaction between atoms.We produced a new quantum gas, a Fermi sea of the 53 Cr isotope. Optimization of the co-evaporation with the 52 Cr bosonic isotope leads to 1000 atoms at T /T_F = 0.66 ± 0.08.We obtained new results on thermodynamics of a spinor Bose gas. By "shock cooling" a thermal multi-spin component gas, we find that the condensation dynamics is affected by spin changing collisions. We also demonstrate a new cooling mechanism based on the spin degrees of freedom when the Bose Einstein condensate (BEC) is in the lowest energy spin state. Dipolar interactions thermally populate spin excited states at low magnetic field. Purification of the BEC is obtained by selectively removing these thermal atoms.Finally, we present spin dynamics experiments. In a first experiment, spin dynamics following preparation of atoms in a double well trap in opposite stretch spin states allow to measure the last unknown scattering length of 52 Cr: a_0 (the scattering length through the molecular potential S=0). We then present preliminary results performed in a 3D lattice and in the bulk, where spin excitation is performed by a spin rotation. We investigate for different experimental configurations which of a theory with or without quantum correlations fits best our data.Le manuscrit présente des expériences réalisées avec des gaz quantiques de Chrome, un élément présentant un large spin électronique s=3 et des interactions dipolaires non négligeables.Nous avons produit un nouveau gaz quantique, une mer de Fermi avec l'isotope 53 Cr contenant jusqu'à 1000 atomes à T/T_F=0.66± 0.08, en optimisant la co-évaporation avec l'isotope bosonique.Nous avons obtenu de nouveaux résultats sur la thermodynamique d'un condensat de Bose Einstein (CBE) avec degré de liberté de spin. En refroidissant rapidement un gaz thermique multi-composante, nous observons que la dynamique de condensation est affecté par les collisions d'échange de spin. Nous démontrons aussi un nouveau mécanisme de refroidissement, utilisant le degré de liberté de spin, lorsque le CBE est produit dans le niveau de spin de plus basse énergie. Les interactions dipolaires peuplent thermiquement les états de spin excités à bas champ magnétique, et une purification du CBE est obtenue en retirant sélectivement ces atomes.Enfin nous présentons des expériences de dynamique de spin. Dans une première expérience, cette dynamique est obtenue en utilisant un double puits avec des états de spin opposées. Ceci a permis une première mesure de la longueur de diffusion du 52 Cr associée au potentiel moléculaire pour un spin total S=0. Nous présentons également des résultats préliminaires dans un piège harmonique et dans un réseau 3D. La dynamique de spin est produite par rotation du spin des atomes. La comparaison avec la théorie nous permet de mettre en évidences l'apparition de corrélations quantiques