photoassociation dans l’hélium métastable: 2 ème génération séminaire interne du groupe...
TRANSCRIPT
Photoassociation dans l’Hélium métastable:
2ème générationSéminaire interne du groupe Atomes froids
Vendredi 24 Janvier 2003
Jérémie Léonard, Matt Walhout, Steven Moal,Michèle Leduc, Claude Cohen Tannoudji,
Allard Mosk, Peter v.d. Straten (Utrecht)
Tfusion Cu = 1083 °C …
Métallurgie…
Démontage
Bobinage
10 K, TOF = 5ms
2 mm
1.5 mK, TOF=1 ms
2 mm< 3 K
TOF = 7ms
1 mm
Remontage
-2
-1
0
1
0 500 1000 1500-2
-1
0
1
2
R [a0]
23S1+23P0
23S1 +23P2
23S1 +23P1
29 GHzGH
zG
Hz
Raie D0
@ 1083 nm
2.3 GHz
23S1 +23S1
5g+
1u
0u+
~50 nm
3 à 20 K
Introduction
V=4
+ h23S1+23S1 23S1+23P0
5s-wave => Jtot=2
Autour de la raie D0 …
Rotation due au transfert de quantité de mouvement du photon ? :ℓ ~dħk<50nm ħ 2/1083nm< ħ => reste s-wave => Jmol tot =Jelec=1
S=1, mS= -1
S=1 , L=1,mL=+1Jat=0
S=1, Jat=1B0
=0
S=1, mS= -1
Jelec tot=1
+ hL=0,mL=0
+ hS=1, mS= -1 S=1 , L=1,mL=+1
Jat=0
S=1Jat=1
B0
=1
S=1, mS= -1
Jelec tot=1
L=0,mL=0
-1,6 -1,4 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,00,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
v=4-25
MHz
v=3-86
MHz
v=2-253MHzv=1
-657 MHzv=0
-1,429 GHzDO
No
rma
lisé
e
Detuning (GHz)
-1,6 -1,4 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Nor
mal
ised
opt
ical
den
sity
Detuning from D0 [GHz]
Rappels…
Etats des calculs :
± 10 MHz
Asservissement du laser de photoassociation
Cellule absorptionSaturée (raie D0)
AOM 1 @ +240 MHzAsservissement Courant
+ cavité (largeur 300kHz)
DiodeLaser PA
Raie D0
-240 MHz AOM 2@ +240 MHz
Fréquence variable
Vers les atomes
-40 -30 -20 -10 0 10
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
S1 14/01/03
De
nsi
té o
ptiq
ue
au
ce
ntr
e
Désaccord par rapport à D0 [MHz]
-0,04 -0,020,0
0,2
0,4
Avant asservissement:
Den
site
opt
ique
au
cent
re
Après asservissement:
Précision de la mesure ~0.5 MHz
-25+-3 MHz-34.2MHz
B0 décaleles raies
-30 -25 -20 -15 -100
50
100
150
200
No
mb
re d
'ato
me
s (
a.u
.)
PA Laser Detuning (MHz)
-30 -25 -20 -15 -10
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
-20.0 MHz
DO
au c
entr
e
PA Laser Detuning (MHz)
-30 -25 -20 -15 -100
100
200
2 (p
ixe
ls2 )
PA laser detuning [MHz]
Observations
Nombre d’atomes peu affectéChauffage important
PA laser : intensité = Isatat/10 maxi
exposition = 10 ms
Raie moléculaire dépend:du biais B0,
de la densité
10 mK, 1014 at/cm3
Chauffage
-30 -25 -20 -15 -100
5
10
15
20
S5 16/01/03
centre -20.0 MHzlargeur 2.76 MHzhauteur 12.0 K
centre -20.0 MHzlargeur 3.13 MHzhauteur 6.1 K T
(K
)
Désaccord [MHz]
Idée : décroissance radiative dans 1 des 3 sous niveaux Zeeman :
1/3 atomes restent piégés avec une énergie cinétique ~ 1GHz (=50 mK) ( ½ profondeur du puits 0u+)
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8
0
5
10
15
20
25
30
Energie déposéee par atome (u.a.)
Elé
vatio
n d
e t
em
pé
ratu
re (K
) suivant axe // suivant axe Perp
=> Chauffage du nuage (profondeur du piège mag = 15 mK, + régime hydro)
Théoriquement : 1.8 at= 2.9 MHz < mol < 2 at = 3.6 MHz
Ca marche => pas ou peu de décroissance par ionisation
Énergie déposée proportionnelle au taux de photoassociation => fit lorentzien
Saturation ?
Effet Zeeman ?
0 1 2 3 4 5 6 7 8
-35
-30
-25
-20 Pente = -2.0
Ra
ie m
olé
cula
ire
[M
Hz]
position du fond (MHz)
B0 × gB
23S1 : g=2
Couteau RF
Courbure : mesurable?B0 >> dipole-dipole, structure fine comportement asymptotique de 23S1 +23P0
Energie
B0
23S1 +23S1
Ou+
2B+2B=4B
0
Pas d’effet Zeeman pour l’état moléculaire
+ h
S=1, mS=-1
S=1 , L=1,mL=+1Jat=0
S=1, Jat=1
23S1+23S1 23S1+23P0
B0
5
=0
S=1, mS=-1
s-wave
Jelec=1
Zeeman shift?
=> Jtot=2
Molécules d’axe orthogonal à B0
=
B0
Le dipôle induit interagit avec S (spin orbite) => rotation de S autour de l’axe moléculaire => projection en moyenne est nulle le long de B0 => pas de décalage Zeeman
B0 (qq 10 MHz) << Structure fine (30 GHz) ~ interaction dipôle-dipôle
L induit n’a pas deprojection « stationnaire » sur B0
Effet de densité
8 10 12 14 16-22,0
-21,5
-21,0
-20,5
-20,0
-19,5
-19,0
Lin
e f
req
ue
ncy
[M
Hz]
Fréquence de fin de rampe RF [MHz]8 10 12 14 16
-35,0
-34,5
-34,0
-33,5
-33,0
-32,5
-32,0
Fréquence de fin de rampe RF [MHz]
Lin
e f
req
ue
ncy
[M
Hz]
B0 ~ 0.5 MHz B0 ~ 7.5 MHz
Idée :
permittivité du vide=> permittivité du gaz diélectrique r
Indice de réfraction dans le gaz : n2 = 1+ Re(n/ n densité, désaccord par rapport à la raie atomique
=> Modification de l’interaction dipôle-dipôle (C3 diminue, v=4 « monte »)
Rôle du champ B0 : modifie le désaccord entre la raie moléculaire et la raie atomique
Raie moléculaire est une sonde accordable avec B0 pour mesurer l’indice de réfraction du gaz=> Mesure de densité?
Dans 6 semaines (???) :
S’asservir sur la raie v=3 (-80 MHz), puis v=2 (-250 MHz):
Indice de réfraction : effet doit être moindre à désaccord plus grand On n’attend plus de shift dû à la densité, même à champ B0 faible….
Même type de potentiel longue distance dans le rouge de D1
=> 2 états liés (accessibles avec AOM)
Calculs complets (effets de retard, couplages rotation/électrons …) =>Mesure de C3 ?
Effet Zeeman : mesure sur une plus grande gamme de champ => courbure?Chauffage : modèle quantitatif => accès au taux de PA? Mesure de a … )
(