VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
148 CHAPITRE 6. REFROIDISSEMENT DU NUAGE
Fig. 6.10 – Cliché d’un nuage piégé dans la version 2.0 Le temps de pose est de 1 seconde
du piège pour avoir une fréquence radiale de 100 kHz nettement supérieure à la fréquence
axiale de 30 kHz, de sorte que la chaîne s’aligne dans l’axe du piège, parallèle au capteur de
la caméra. De plus, seule la fréquence axiale influe sur la distance entre ions voisins, et on l’a
choisie afin de pouvoir résoudre deux ions voisins. On se place dans un régime de chargement
par photoionisation très lent : on règle la température du four atomique et l’intensité du
laser de photoionisation pour générer moins d’un ion toutes les dix secondes. Les lasers de
refroidissement éclairent la zone de confinement et sont réglés pour optimiser la puissance
de refroidissement : le désaccord δb vaut -2Γ et le désaccord infrarouge est nul. Dans cette
situation on s’attend à ce que les ions produits passent très rapidement en régime cristallin,
ce qui permet d’observer la croissance des cristaux.
Chaîne de deux ions La figure 6.11 est un cliché obtenu avec un système d’imagerie
contenant uniquement l’objectif canon EF 70-200 f/2.8 serie L IS USM et la caméra. Le
fond lumineux s’élève à 4 coups par pixel, à comparer aux 160 coups sur le pixel central des
taches lumineuses. On distingue clairement deux ions séparés par une distance de 80 µm, et
on prouve ici que le régime cristallin a été atteint. Le grandissement du système est de 0.65
et permet de résoudre une distance de 10 µm.
A partir de la distance, il est possible de calculer l’énergie potentielle d’interaction coulombienne
: elle vaut environ 20 µeV. Comme on se trouve dans le régime cristallin, l’énergie
cinétique est largement inférieure à l’énergie potentielle. Traduite en température, une énergie
de 20 µeV correspond à 200 mK et si on suppose que l’énergie d’interaction coulombienne
entre ions voisins reste du même ordre de grandeur dans les cristaux, et que Γ = 200 correspond
à la transition entre les régimes intermédiaires et cristallin (voir page 102), on trouve
une borne supérieure à la température de quelques mK. On peut comparer cette estimation
avec la température extraite des spectres bleus les plus fins (voir page141) : les paramètres
expérimentaux sont en effet sensiblement les mêmes. Rappelons que ces mesures donnent une
borne supérieure de la température de 10 mK, tout à fait compatible avec cette estimation.