VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
102 CHAPITRE 4. ENSEMBLE DU DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL
Fig. 4.22 – Schéma des niveaux atomiques de l’ion Sr + . Les notations S, D et P dans
les largeurs Γ correspondent aux différents niveaux respectivement le niveau fondamental,
intermédiaire et supérieur. Le temps de vie du niveau P est de 46 ns, celui du niveau D de
400 ms. Le rapport de branchement du niveau excité est environ 13.
de longueur d’onde dans le vide) et l’énergie de seconde ionisation 11.04 eV. Le Strontium
comme l’ensemble des alcalino-terreux s’oxyde au contact de l’air et de l’eau. La conservation
et la manipulation des atomes doit donc se faire dans une atmosphère neutre, par exemple
dans une atmosphère d’Argon.
Schéma des niveaux atomiques de l’ion 88Sr + Les niveaux utilisés pour réaliser le
refroidissement Doppler ont été représentés sur le schéma 4.22. Il s’agit des niveaux 5s S1/2 noté S, 5p2 P1/2 noté P, 4d2 D3/2 noté D. Les données spectroscopiques sont issues de la
base de données du NIST (http ://physics.nist.gov/PhysRefData/Handbook/index.html) et
de [150]. Les sous niveaux Zeeman n’ont pas été représentés, ils sont au nombre de deux
pour les niveaux S et P , 4 pour le niveau D. Le laser de refroidissement adresse la transition
S − P , le laser repompeur la transition D − P . L’intensité de saturation de la transition
S-P est facilement accessible avec cette diode, elle correspond à une puissance lumineuse
de 10 mW si on focalise le faisceau sur un waist supérieur au millimètre. Cela est encore
plus vrai pour la transition D − P Le refroidissement Doppler permet en théorie d’atteindre
la température de ¯hΓSP qui vaut ici environ 450 µK. Pour comparer cette valeur avec la
2kB
frontière du régime cristallin, on peut calculer un ordre de grandeur de la température de
cristallisation. En reprenant les notations des pages 44 et suivantes, et en considérant une
distance entre ions de 10 µm, et un facteur Γ de transition d’environ 200, on obtient une
température de cristallisation de l’ordre de 10 mK . Il semble donc que la température limite
Doppler permette largement d’atteindre le régime cristallin dans cette situation, pourvu que
la puissance de refroidissement soit toujours supérieure au chauffage RF.