La caractérisation expérimentale d'un condensat de Bose-Einstein
La découverte et l'explication de l'effet Hall quantique fractionnaire, décrivant le comportement de gaz d'électrons en présence de certaines conditions de champ magnétique, a conduit au prix Nobel de physique 1998. Cependant, cette découverte a engendré de nombreuses nouvelles questions, qui restent sans réponse et représentent un important domaine de recherche en physique de la matière condensée.Le projet FLUX LATTICES («Quantum Hall states in ultracold atomic gases»), financé par l'UE, visait un concept expérimental permettant aux scientifiques de tester de nouvelles hypothèses. Un condensat de Bose-Einstein se présente comme un gaz de particules uniformes, dotées d'un spin entier. Refroidies à très basse température, ces particules adoptent un nouvel état de la matière, celui de superfluide. Cependant, les atomes sont électriquement neutres et ne réagissent pas aux champs magnétiques de la même manière que les électrons.Pour étudier l'effet Hall quantique fractionnaire exhibé par des électrons soumis à un champ magnétique, l'équipe a exploré deux approches basées sur la création de champs de jauge artificiels. L'application de ces champs a nécessité de caractériser le comportement statique et dynamique d'un fluide quantique bidimensionnel. Les travaux novateurs des scientifiques ont conduit à la description du comportement des superfluides, et à une publication dans la revue Nature Physics. En outre, les chercheurs ont appliqué une nouvelle méthode expérimentale pour mesurer l'équation d'état de propriétés du fluide comme la pression, la température, la masse et le volume. Le document décrivant ce travail et ses résultats est en cours de préparation en vue d'être publié.La capacité à refroidir, confiner et manipuler des atomes est au cœur de la recherche expérimentale sur les gaz d'atomes ultrafroids. Ces atomes sont classiquement confinés dans des potentiels harmoniques (des pièges harmoniques). Les chercheurs ont remplacé ce piège par un puits de potentiel carré (piège en boîte), autorisant la création de formes quelconques, comme deux pièges voisins. Ce système expérimental a permis d'étudier une cohérence à quasi-longue portée, et apporté des informations très intéressantes sur la physique des condensats de Bose-Einstein à 2 dimensions.Le projet FLUX LATTICES a conduit des expériences sur certaines des questions en suspens les plus importantes de la physique de la matière condensée. Les travaux exploratoires accomplis durant les 16 premiers mois ont conduit à un poste en faculté pour le boursier Marie Curie, et posé les bases de travaux prometteurs dans l'université hôte.
