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Contrôle de la longueur de diffusion de molécules dipolaires ultra-froides

par com.lac - publié le

Contrôle de la longueur de diffusion de molécules dipolaires ultra-froides

L’un des objectifs majeurs de la physique moléculaire ultra-froide est de créer un gaz dégénéré de molécules à l’instar des condensats de Bose-Einstein ou des gaz de Fermi dégénérés atomiques.


Pour atteindre ce régime de dégénérescence quantique à partir d’un gaz ultra-froid, les expérimentateurs utilisent une technique dite de refroidissement évaporatif, pour laquelle il est essentiel de contrôler le rapport entre les taux de collision élastiques et les taux de collision de pertes. Les collisions élastiques sont des processus favorables au refroidissement évaporatif alors que les collisions de pertes sont néfastes. De manière générale, ce rapport doit être supérieur à 1000. Il est également important de contrôler la longueur de diffusion entre molécules. Sa valeur et son signe caractérisent respectivement la portée des interactions et la stabilité du gaz.
Nous proposons une méthode de contrôle de la longueur de diffusion entre molécules dipolaires, se reposant sur l’utilisation d’un champ micro-onde désaccordé vers le bleu, couplant l’état rotationnel fondamental et le premier état rotationnel excité d’une molécule. En façonnant astucieusement les interactions dipolaires à longue portée, il est possible de créer à la fois :
(i) une barrière de potentiel répulsive limitant les pertes de molécules réactives ou non réactives, conduisant à un rapport collisions élastiques/pertes supérieur à 1000,
(ii) un puits de potentiel permettant de contrôler le signe et l’amplitude de la longueur de diffusion.
À travers une approche adimensionnelle, nous montrons qu’il est possible d’appliquer notre méthode de contrôle pour un grand nombre de molécules dipolaires d’intérêt expérimental (voir Figure). Avec l’amélioration actuelle des technologies micro-onde, le contrôle de la longueur de diffusion semble à la portée des expérimentateurs et permettra d’accéder à des régimes fortement corrélés dans des gaz moléculaires dipolaires ultra-froids.



Figure : Rapport γ (code couleur) entre les collisions élastiques et les collisions de pertes en fonction de l’intensité du champ micro-onde (abscisse) pour différentes molécules dipolaires d’intérêt expérimental (ordonnée)


En savoir plus : Controlling the scattering length of ultracold dipolar molecules, L. Lassablière, G. Quéméner, Phys. Rev. Lett. 121, 163402 (2018).


Contact : Lucas Lassablière, Goulven Quéméner (Théomol)