Perspectives sur le contrôle cohérent de la formation de molécules ultra-froides par photoassociation

Depuis dix ans on sait former des molécules ultra-froides (~ 20 microK) par photoassociation d’atomes préalablement refroidis par le rayonnement [1]. Notre groupe théorique étudie depuis plusieurs années la possibilité de remplacer les lasers continus par des impulsions lasers à dérive de fréquence [2]. Ce travail montre que des impulsions dans le domaine picoseconde sont bien adaptées: jusqu’à présent, les expériences ont été tentées avec des impulsions femtosecondes [3]. Dans des expériences pompe-sonde, on pourrait, par photoassociation, façonner un paquet d’ondes vibrationnel dans un état électronique excité de la molécule, puis optimiser le transfert de population vers l’état fondamental [4]. A ces très faibles températures, il ne serait pas réaliste d’utiliser des paquets d’onde gaussiens: dans les calculs, l’état initial est un état stationnaire de collision. Pour calculer le nombre absolu de molécules, on peut faire la moyenne sur la distribution thermique en introduisant les lois de seuil [5]. En collaboration avec Ronnie Kosloff (Jerusalem), nous avons récemment étudié [6] comment une impulsion de photoassociation excite toutes les paires d’atomes dans un certain domaine de distances, découpant un “trou dynamique” dans la fonction d’onde initiale. Dans le cas de la photoassociation vers des niveaux vibrationnels de Cs2 0g-(6S+6P3/2), nous avons analysé en détail ce « creux » dans le paquet d’ondes, et son évolution après l’impulsion. Nous montrons qu’un important flux de population se déplace vers les courtes distances, conduisant à un effet de compression. Une autre signature de cet effet est la formation de paires corrélées d’atomes “chauds”. En collaboration avec Jordi Mur-Petit, nous étudions comment la photoassociation avec des impulsions courtes pourrait sonder la corrélation de paires dans un condensat atomique [7]. Les calculs sont effectués pour un condensat d’hélium métastable, pour lequel les paires corrélées d’atomes chauds peuvent être détectées par l’équipe de C. Westbrook [8] au LCFIO. References: [1] A. Fioretti, D. Comparat, A. Crubellier, O. Dulieu, F. Masnou-Seeuws and P. Pillet, Phys. Rev. Lett. 80, 4402 (1998) [2] E. Luc-Koenig, R. Kosloff, F. Masnou-Seeuws and M. Vatasescu, Phys. Rev. A 70, 034414 (2004), E. Luc-Koenig, M. Vatasescu and F. Masnou-Seeuws, Eur. Phys. J. D 31, 239-262 (2004) [3] B. L. Brown, A. J. Dicks, and I.A. Walmsley, Phys. Rev. Lett.. 96, 173002 (2006), W. Salzmann et al, Phys. Rev. A 73, 023414 (2006) [4] C. P. Koch, E. Luc-Koenig and F. Masnou-Seeuws, Phys. Rev. A 73, 0033408 (2006) [5] C. P. Koch, R. Kosloff, E. Luc-Koenig, F. Masnou-Seeuws and A. Crubellier, J. Phys. B 39, S1017 (2006) [6] E. Luc-Koenig, F. Masnou-Seeuws and R. Kosloff, Phys. Rev. A 76, sous presse, novembre 2007 [7] P. Naidon and F. Masnou-Seeuws, Phys. Rev. A73, 043611 (2006) [8] M. Schellekens, R. Hoppeler, A. Perrin, J. Viana Gomes, D. Boiron, A. Aspect, C. Westbrook, Science 310, 648 (2005), J. Jeltes et al Nature 445, 402 (2007)