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Claude Cohen Tannoudji

Prix Nobel en 1997 pour le ralentissement et le piégeage des atomes par la lumière laser.

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Accueil du site > Thèses et habilitations > Cohérence, brouillage et dynamique de phase d’un condensat de fermions appariés

Cohérence, brouillage et dynamique de phase d’un condensat de fermions appariés

Soutenance de thèse Hadrien Kurkjian (LKB)

Résumé

On considère généralement que la fonction d’onde macroscopique décrivant un condensat de paires de fermions possède une phase parfaitement définie et immuable. En réalité, il n’existe que des systèmes de taille finie, préparés à température non nulle ; le condensat possède alors un temps de cohérence fini, même lorsque le système est isolé. Cet effet fondamental, crucial pour les applications qui exploitent la cohérence macroscopique, restait très peu étudié.

Dans cette thèse, nous relions le temps de cohérence à la dynamique de phase du condensat, et nous montrons par une approche microscopique que la dérivée temporelle de l’opérateur phase $\hat\theta_0$ est proportionnelle à un opérateur potentiel chimique qui inclut les deux branches d’excitations du gaz : celle, fermionique, de brisure des paires et celle, bosonique, de mise en mouvement de leur centre de masse. Pour une réalisation donnée de l’énergie $E$ et du nombre de particules $N$, la phase évolue aux temps longs comme $-2\mu_mc(E,N)t/\hbar$ où $\mu_mc(E,N)$ est le potentiel chimique microcanonique ; les fluctuations de $E$ et de $N$ d’une réalisation à l’autre conduisent alors à un brouillage balistique de la phase, et à une décroissance gaussienne de la fonction de cohérence temporelle avec un temps caractéristique $\propto N^1/2$. En l’absence de telles fluctuations, la décroissance est au contraire exponentielle avec un temps de cohérence qui diverge linéairement en $N$ à cause du mouvement diffusif de $\hat\theta_0$ dans l’environnement des modes excités.
Nous donnons une expression explicite de ce temps caractéristique à basse température dans le cas d’une branche d’excitation bosonique convexe lorsque les phonons interagissent via les processus 2 <-> 1 de Beliaev-Landau. Enfin, nous proposons des méthodes permettant de mesurer avec un gaz d’atomes froids chaque contribution au temps de cohérence.

Cette thèse a été préparée au Laboratoire Kastler Brossel sous la direction d’Alice Sinatra et d’Yvan Castin.

La soutenance aura lieu en français le ***jeudi 19 mai 2016 à 15h***, en salle de Conférence IV au 24 rue Lhomond devant un jury composé de Jean-Paul Blaizot, Carlos Lobo, Anna Minguzzi et Giacomo Roati.

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