am-biant
A.2.1 Fluctuations du champ magnétique
En plus de ces différents jeux de bobines, nous avons installé 3 bobines (cf. section
4.5) afin de réaliser une compensation active des champs au niveau du condensat, grâce à un détecteur placé en déporté par rapport à la position du condensat. Ce dispositif permet notamment de générer un champ nul au niveau du condensat, tout en supprimant les éventuelles fluctuations, ce qui s’avère nécessaire pour les expériences de démagnétisation spontanée du chapitre 4.
En effet, le champ magnétique possède de fortes fluctuations de plusieurs sortes. Tout d’abord il y a du bruit alternatif à 50 Hz provenant des diverses alimentations électriques entourant l’expérience. Ces oscillations peuvent atteindre jusqu’à 4 mG pic à pic selon une des directions, à la position du détecteur. Il y a ensuite des fluctuations sur des constantes de temps beaucoup plus grandes, provenant d’une part des variations naturelles du champ magnétique terrestre, de l’ordre de 100 à 200 µG (temps caracté-ristique 1 heure minimum) et d’autre part des fluctuations lentes (période du système de climatisation d’environ 15 minutes) dues aux variations de température, entraînant des mouvements mécaniques des sources de champ magnétique, ou du détecteur (qui mesure alors un champ variable s’il y existe des gradients de champ à sa position). En-fin, il y a quelques variations brutales mais sporadiques, d’origines externes : positions d’objets métalliques, ascenseur (variations du champ ambiant d’environ 1 à 1.5 mG suivant les étages), ...
Afin de compenser ces diverses fluctuations du champ, nous supposons que les sources de bruits sont suffisamment éloignées (1 mètre minimum pour les alimentations électriques) pour que les lignes de champ provenant d’une source soient parallèles au niveau du condensat et que leur amplitude varie lentement spatialement : ces fluctua-tions peuvent donc être efficacement compensées par un dispositif de grande dimension, et ce malgré le fait que le détecteur soit déporté par rapport à la position du condensat.
A.2.2 Dispositif de compensation
Nous avons donc réalisé les trois bobines, bâties sur le même modèle : bobine rec-tangulaire de taille environ1.5×1.7m, de 3 tours avec un fil de 1.5 mm de diamètre.
Ces trois bobines sont placées à environ 1 mètre de la position du condensat, sur trois axes perpendiculaires centrés sur le condensat (mêmes axes x, y et z que les autres bobines, cf. Fig.A.1), afin de compenser les trois composantes du champ magnétique. Le champ magnétique proche de l’enceinte expérimentale est mesuré à l’aide d’un détecteur1tri-axe de type vanne de flux (« fluxgate » en anglais) placé à environ 15 cm de la position du condensat. La position du capteur est déterminée par des contraintes d’encombrement, de saturation de la mesure et d’homogénéité du champ à cet endroit (cf. ci-dessous). Les trois valeurs mesurées sont comparées par ce détecteur à trois consignes commandées par une des cartes analogiques de l’ordinateur principal (cf. section 1.2.7), la résolution pour une consigne étant de 50µG. La compensation de chacune des composantes est assurée par une simple boucle d’asservissement propor-tionnelle (l’ajout d’un intégrateur est à envisager, le bénéfice restant à déterminer). Le courant parcourant chaque bobine ne dépasse pas 1 A, fourni par un amplificateur de courant de type « push-pull » contrôlé en tension.
A.2.3 Performances
Lorsque la compensation active fonctionne, les fluctuations de champ au niveau du détecteur servant à faire l’asservissement sont réduites jusqu’à un niveau très faible, de quelques 100µG pour la composante alternative à 50 Hz, et de quelques 10µG pour les fluctuations à long terme.
Cependant, en utilisant un second capteur, à la même distance du condensat, mais déporté à 20 cm du premier détecteur servant à l’asservissement, nous mesurons de plus fortes fluctuations. La compensation est moins bonne, du fait de l’inhomogénéité spatiale des champs, sur une distance de 20 cm. Les fluctuations à 50 Hz sont inférieures à500−800µG pic à pic selon les axes, et les fluctuations à long terme sont d’environ
100µG sur une heure, à l’exception de celles dues à l’ascenseur, qui atteignent 150µG par changement d’étage. Lors d’un cycle de condensation, pendant la période suivant la formation du condensat, nous mesurons de plus une variation à très court terme de pente inférieure à 100 µG en 200 ms : nous réduisons donc la durée des expériences (présentées au chapitre4) en fonction de cette limitation.
Malgré ces fluctuations accrues à cause de la position déportée du détecteur pour l’asservissement, nous pouvons néanmoins estimer qu’il y a un bon écrantage du bruit à 50 Hz, dû à l’enceinte métallique dans laquelle est produit le condensat. Nous me-surons en effet par spectroscopie rf, sans asservissement, que ce bruit est inférieur à 1 kHz, la résolution expérimentale des balayages rf (cf. section 1.2.6). L’amplitude des fluctuations à 50 Hz du champ magnétique au niveau des atomes est donc inférieure à environ 500µG (alors que le bruit ambiant est de 4 mG pic à pic) sans l’asservis-sement. Nous estimons alors qu’avec l’asservissement, les fluctuations résiduelles sont dues aux variations à long terme du champ ambiant, soit environ100µG sur une heure, estimation qui est bien corroborée par les spectres de la figure Fig. 4.4 du chapitre 4.
Simulations pour atteindre une résonance
de Feshbach à hauts champs magnétiques
Le rapportϵdd(cf. éq. (5)) entre l’interaction dipôle-dipôle et l’interaction de contact pour le chrome est certes supérieur à ceux des alcalins, mais reste encore faible :
ϵdd ≈ 0.16. Pour augmenter ce rapport, et donc observer plus facilement les effets de l’interaction dipôle-dipôle, il est possible d’utiliser d’autres espèces, telles que le dysprosium ou l’erbium [30, 29]. Il est également possible d’utiliser des molécules hé-téronucléaires [32], dont le moment électrique peut varier en appliquant un champ électrique externe. Les moments électriques obtenus dans ce dernier cas permettent d’atteindre des valeurs de ϵdd bien plus élevées (de l’ordre de 100). Pour le cas du chrome, il est à l’inverse possible d’annuler les interactions de contact en se plaçant à proximité d’une résonance de Feshbach [70, 71, 72], et ainsi accentuer l’effet des interactions dipolaires.