UFR de Physique

Propositions de stages en laboratoire -- M2

Les offres sont actualisées en mai. Par exemple, les offres de stages pour l'année universitaire 2015-2016 seront mises en place en mai 2015, les offres de stages pour l'année universitaire 2016-2017 seront mises en place pour en mai 2016, etc.

Instabilités spatio-temporelles dans un piège magnéto-optique

  • Option Lumière-Matière, Générique du parcours Lumière-Matière
  • Laboratoire: Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules (PhLAM)
  • Responsable du stage: Philippe Verkerk (Philippe.Verkerk@univ-lille1.fr, 03.20.33.64.45)
  • Co-responsable(s): Daniel Hennequin
  • Mots clés: Instabilités – Dynamique non-linéaire – Piège magnéto-optique
  • Fiche complète en PDF : Fiche complète en PDF

L’utilisation des lasers pour refroidir des atomes date du milieu des années 1980. L'introduction du piège magnéto-optique pour piéger et refroidir les atomes a mené à des résultats spectaculaires en physique quantique. Toutefois, les nuages d’atomes froids créés grâce à cette technique sont parfois instables. Dans certaines conditions, la forme du nuage et le nombre d’atomes piégés fluctuent dans le temps. Les ingrédients qui manquent dans le premier modèle simpliste sont liés à la présence des autres atomes. Ce domaine des instabilités du piège magnéto-optique connaît aujourd’hui un regain d’intérêt, en particulier à cause de ses analogies avec la physique des plasmas ou l’astrophysique. Du point de vue expérimental, la première étape a consisté à observer ces instabilités et à définir des critères d’analyse permettant de les caractériser précisément. L’acquisition des données se fait avec une caméra rapide susceptible de prendre 10 000 images/seconde. On peut s'attendre à des effets de nature globale avec des déformations du nuage. Mais la complexité du problème autorise aussi des mouvements localisés. Les observations récentes montrent que c'est précisément dans ce régime que l'on se trouve. De plus, le système n'est bien décrit ni dans une approche spectrale, ni dans une approche spatiale, ce qui montre que l'on a affaire à un « vrai » système spatio-temporel. Du point de vue théorique, nous avons établi les équations aux dérivées partielles qui régissent l'évolution de la densité dans l'espace des phases des atomes froids. Les équations obtenues ressemblent au système Vlasov-Fokker-Planck rencontré dans le domaine des lasers à électrons libres. Toutefois, ces systèmes sont assez différents par les équations de couplage qui décrivent l'effet de la densité atomique sur le monde extérieur. Les équations obtenues sont trop complexes et de plus non-linéaires et ne peuvent être résolues analytiquement : des simulations numériques seront donc nécessaires.