Observation de résonances de Feshbach

Une des explications de la sensibilité du déplacement collisionnel en fonction du champ magnétique de la fontaine atomiques, c'est la proximité de résonances de Feshbach. En effet, une signature de celles ci est la dépendance des niveaux d'énergies avec le champ magnétique.

Résultats expérimentaux.

Fig 1 - C'est une résonance (au moins) de Feshbach pour |m_F| = 1

Fig 2 - C'est une résonance (au moins) de Feshbach pour |m_F| = 2

Fig 3 - C'est une résonance de Feshbach pour |m_F| = 3

Nous avons mesuré R_0mF, qui traduit le déplacement de fréquence de la fontaine, pour chaque valeur absolue de m_F en fonction du champ magnétique. Nous avons trouvé au moins quatre résonances de Feshbach, reproduites sur les figures 1, 2 et 3. Pour un |m_F| fixé, la valeur positive représente les champs positifs et inversement pour la valeur négative. La bonne résolution de chaque point, tant en champ, qu'en amplitude de R_0mF donne un accès direct à l'amplitude et à la largeur des résonances, autrement dit à la forme des résonances. Dans le cas de la résonance |m_F| = 2, pour B > 68 mG le déplacement collisionnel des états |m_F| = 2 est supérieur au déplacement collisionnel référence des états |m_F| = 0. Remarquons que le champ magnétique typique de FO2 (la fontaine double) est de 2 mG, ce qui fait que l'on est très proche des résonances. Il faut se méfier de la tentation d'augmenter la valeur du champ.

La résonance |m_F| = 2 présente une forme qui est clairement celle d'une résonance multiple. Ce n'est pas aussi évident pour |m_F| = 1 (peut être se poursuit elle très loin), alors que |m_F| = 3 semble caractéristique d'une résonance simple. 

C'est la première fois (à notre connaissance) que l'on observe des résonances de Feshbach en champ aussi faible.

Petit modèle théorique.

Partant du principe que cette dernière est effectivement une résonance unique, nous tenterons de la simuler par un modèle Monte-Carlo, afin de déterminer quelques unes de ses caractéristiques. 

Fig 4 - Simulation Monte Carlo.

(Où B0 est me champ magnétique pour lequel la résonance arrive)

La figure 4 trace R₀₃ représentant la résonance |m_F| = 3. Un ``fit'' est fait en laissant B<sub>0</sub>,et divers autres paramètres ajustables. Le modèle donne aussi la possibilité de tenir compte d'une légère sensibilité du terme direct au champ magnétique (linéairement et quadratiquement) qui ne modifie pas fondamentalement le comportement de la résonance. Un facteur d'échelle sur la densité atomique est introduit pour permettre l'ajustement du modèle par rapport aux données. Le ``fit'' représenté sur la figure est en bon accord avec les données expérimentales . Le champ magnétique pour lequel apparaît la résonance est bien déterminé. Le ``fit'' non linéaire permet de donner la valeur du champ (avec un intervalle de confiance confortable de 1 mG) à B₀ = 5 ± 1 mG. Exprimé en température, cela équivaut à ≈ 500 ± 100 nK, ce qui correspond à l'état moléculaire lié de plus basse énergie jamais observé impliqué dans une résonance de Feshbach (on se trouve à  ≈  10 kHz du continuum). Ceci permettra de contraindre les modèles théoriques prédisant les propriétés de la molécule ¹³³Cs₂.

Sous réserve que la résonance |m_F| = 1 soit une résonance unique et qu'elle ait le même comportement à l'égard du champ magnétique que |m_F| = 3, on trouve que le champ résonnant vaut B₀ = 18 ± 3 mG. Le cas de la résonance |m_F| = 2 est plus complexe, et nécessiterait des investigations plus poussées. Tout ce que l'on peut dire c'est qu'elle présente des maxima pour 8 mG et 25 mG.

 (pour plus de détails/more details)

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Page mise à jour le 25/11/06