Evolution de la dur´ ee de vie avec les diff´ erents param` etres

Dans cette section, nous allons ´etudier de quelle fa¸con la dur´ee de vie du pi`ege dipolaire peut ˆetre affect´ee par le choix de son d´esaccord. Cette ´etude sera non seulement men´ee pour les atomes pi´eg´es dans le sous-niveau fondamental F = 1, mais ´egalement pour ceux de F = 2. Pour obtenir l’´evolution du pi`ege dipolaire apr`es la coupure du chargement, on effectue les mˆemes s´equences temporelles que pr´ec´edemment. Cependant, pour d´eterminer un signal proportionnel au nombre d’atomes restants, on fait l’hypoth`ese que le nuage est gaussien. Ainsi, le profil d’intensit´e doit avoir la forme suivante [67] :

I(r) = I0exp " −2N0σ πw2 0 e− 2r2 w2 0 # (A.2) o`u N0 est le nombre total d’atomes et σ la section efficace d’absorption. Pour pouvoir utiliser

A.1. DUR ´EE DE VIE 187

les d´eplacements lumineux ne soient pas trop importants et masquer ainsi le ph´enom`ene mis en ´evidence `a la section 3.3.2. On ajuste alors les profils mesur´es par une fonction de la forme :

I(r) = K1exp " −K2e −r2 K2 3 #

et on d´eduit, pour chaque image, la valeur du param`etre K2, proportionnel au nombre d’atomes

restants dans le pi`ege dipolaire.

Figure A.3: A gauche : ajustement du profil d’absorption par la fonction A.2. La position et l’intensit´e sont dans des unit´es arbitraires. A droite : ´evolution du pi`ege dipolaire (`a travers le param`etre K2) pour un d´esaccord de δ2= 500 GHz et une puissance de 30 mW. La dur´ee de vie

est de l’ordre de 20 ms.

Remarque :

On peut s’interroger sur la validit´e de A.2 pour l’ajustement des profils mesur´es. Si l’utilisa- tion d’un tel profil n’est pas tout `a fait exacte, son seul but est d’extraire un param`etre carac- t´erisant le nombre d’atomes restants dans le pi`ege dipolaire, de la mˆeme fa¸con pour tous les profils. On peut donc supposer que l’´evolution de K2 avec le temps rendra suffisamment bien

compte de la d´ecroissance du pi`ege dipolaire.

La figure A.3 montre que la fonction d’ajustement permet de bien rendre compte du profil observ´e. De plus, l’´evolution du param`etre K2 permet d’obtenir une valeur pour la dur´ee de vie

du pi`ege dipolaire. L’ensemble des r´esultats obtenus lors de cette ´etude sont r´esum´es sur la figure A.4, o`u les quatre s´eries de mesures en fonction du d´esaccord du pi`ege dipolaire sont repr´esent´ees. Pour chaque classe d’atomes (F = 1 ou F = 2), on a mesur´e la dur´ee de vie en coupant soit le champ magn´etique B seul, soit en coupant le champ magn´etique et les repompeurs.

On peut remarquer `a nouveau que la dur´ee de vie est tr`es courte, compar´ee `a la dur´ee de vie intrins`eque pr´evue par le coefficient de chauffage dipolaire. Ceci peut s’expliquer par une autre cause de chauffage, comme le chauffage param´etrique [55], dˆu aux fluctuations de la puissance et de la position du faisceau r´ealisant le pi`ege dipolaire. L’autre hypoth`ese est que les atomes sont pi´eg´es `a la p´eriph´erie du pi`ege dipolaire, `a cause du manque d’efficacit´e du processus de refroidissement, induit par les d´eplacements lumineux.

Ensuite, lorsque seul le champ magn´etique B du pi`ege magn´eto-optique est coup´e, la dur´ee de vie des atomes pi´eg´es semble la mˆeme, quel que soit le sous-niveau fondamental consid´er´e.

Figure A.4: Bilan des dur´ees de vie observ´ees pour le pi`ege dipolaire.

Enfin, lorsque les repompeurs sont coup´es en parall`ele avec le champ magn´etique, les atomes pi´eg´es dans F = 1 ont une dur´ee de vie comparable `a celles mesur´ees par la m´ethode pr´ec´e- dente. En revanche, lorsqu’on sonde les atomes pi´eg´es dans F = 2, on observe une d´ecroissance extrˆemement rapide du signal d’absorption. L’hypoth`ese la plus probable repose sur les taux de repompage. Quand la sonde est accord´ee sur la transition partant de F = 2 et qu’il n’y a pas de repompeur, tous les taux de d´epompage mis en ´evidence en A.1.2 s’ajoutent, alors qu’aucun faisceau n’est pr´esent pour faire office de repompeur.

A.1.5 Conclusion

Tout d’abord, toutes les courbes montrent effectivement un pi´egeage puisque le pi`ege dipolaire subsiste quelques dizaines de millisecondes apr`es le d´epart des atomes du pi`ege magn´eto-optique. On peut donc affirmer que le chargement en continu d’un pi`ege dipolaire est possible. Cependant, la dur´ee de vie mesur´ee ´etant courte devant celle pr´evue par le taux de chauffage dipolaire, il est probable que les atomes pi´eg´es aient, d`es le d´epart, une temp´erature plus ´elev´ee que dans le pi`ege magn´eto-optique. Cet inconv´enient n’existe pas dans le cas du chargement s´equentiel o`u le pi`ege dipolaire, allum´e brusquement, pi`ege les atomes au fond du potentiel. La question de la temp´erature dans le pi`ege dipolaire est trait´ee `a la section suivante.

Une autre information concerne la r´epartition des atomes pi´eg´es entre les deux sous-niveaux fondamentaux F = 1 et F = 2. On a vu que ces derniers ´etaient ´egalement peupl´es et que leur dur´ee de vie ´etait sensiblement la mˆeme. Ainsi, un r´esidu de repompage, ´equilibr´e avec le d´epompage du pi`ege magn´eto-optique, r´ealise un perp´etuel va-et-vient des atomes entre les deux sous-niveaux, permettant alors un refroidissement par la m´elasse.