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Horloge atomique piégée sur puce à atomes - Effets de rotation de spins identiques dans une horloge à atomes ultra-froids piégés
Christian Deutsch (LKB)

Infos Complémentaires

amphithêatre de l’Institut d’Astrophysique de Paris

98 bis boulevard Arago

Mercredi 19 octobre 14h

Résumé :

Nous décrivons la spectroscopie à haute résolution d’atomes de^{87}Rb piégés magnétiquement
en appliquant une transition à deux photons entre les états hyperfins \left| F= 1, m_F = -1\right>
et \left| F = 2, m_F = 1\right> de l’état fondamental. L’étalement spatiale du déplacement de la fréquence
est minimisé en équilibrant les contributions des déplacements Zeeman et collisionels,
menant aux temps longues de déphasage. L’expérience vise à la démonstration d’une référence
de fréquence secondaire avec une stabilité relative de quelques 10^{-13}\tau^{-1/2}.

Nous expliquons les bases théoriques de l’expérience, sa réalisation expérimentale et
nous caractérisons la stabilité actuelle à court terme de 6.6\times 10^{-13}\tau^{-1/2}.

L’étude focalise sur la description du processus de déphasage de l’état en superposition
cohérente. Dans le régime des collisions quantiques d’un gaz non-dégéneré nous explorons
un nouveau mécanisme de autosynchronisation, résultant de l’effet de rotation des spins
identiques, qui contrebalance le déphasage de l’ensemble. Nous observons le contraste des
franges de Ramsey et la fréquence de transition dans le régime de forte synchronisation,
où le déphasage est arrêté. Dans le régime de synchronisation intermédiaire résultent des
résurgences caractéristiques du contraste.

Abstract :

We describe precision spectroscopy experiments conducted on magnetically trapped ^{87}Rb atoms. A two photon transition links the clock hyperfine states \left| F= 1, m_F = -1\right> and \ \left|F = 2, m_F = 1\right>. Spatial clock frequency shifts in the trap are minimized by balancing second order Zeeman and cold-collision shifts enabling large dephasing times. The setup is designed to demonstrate a compact secondary frequency référence with relative stability of few 10^{-13}\tau^{-1/2}.

We explain the theoretical concepts of the experiment, its experimental realization and characterize the actual short term clock performance of 6.6\times 10^{-13}\tau^{-1/2}.

In the regime of quantum collisions we examine a novel spin rephasing mechanism based on the identical spin rotation effect. This mechanism effectively inhibits the dephasing of the non-degenerate atomic ensemble. We observe the Ramsey fringe contrast and the transition frequency in the strong synchronisation limit with freezed dephasing dynamics. In the intermediately synchronizing regime it leads to the occurrence of contrast revivals and magic densities.

amphithêatre de l’Institut d’Astrophysique de Paris

98 bis boulevard Arago