Academic literature on the topic 'L'atome de Rydberg'

L’objet de cette thèse est une mesure absolue de la fréquence de la transition 1S-3S dans l’atome d’hydrogène, afin d’améliorer la connaissance de la constante de Rydberg et du déplacement de Lamb. Expérimentalement, un laser Ti :Sa continu à 820 nm est quadruplé en fréquence dans des cristaux de LBO et BBO. La transition à deux photons de 205 nm est réalisée dans une cavité optique colinéaire au jet atomique. L’effet Doppler du second ordre est compensé par l’action d’un champ magnétique statique. Un peigne de fréquences optiques sert à comparer directement la fréquence absolue du Ti :Sa à l’étalon primaire de fréquence. La détection de la fluorescence à 656 nm est assurée par une caméra CCD. L’ajustement des données expérimentales par les formes de raie calculées conduit à une valeur de l’effet Doppler du second ordre incompatible avec les prévisions approximatives de la fréquence absolue 1S-3S, suggérant l’existence d’un effet systématique tel qu’un champ électrique parasite
In this PhD thesis, we perform an absolute frequency measurement of the 1S-3S transition in atomic hydrogen, in order to improve the uncertainties on both the Rydberg constant and the Lamb shift L1S. In the experiment, a CW stabilized Ti:Sa laser is doubled twice in LBO and BBO crystals. The 1S-3S transition is excited by two photons at 205 nm in an optical cavity colinear with the atomic beam, at room temperature. The remaining second-order Doppler effect is compensated by a quadratic Stark effect resulting from an applied static magnetic field. An optical frequency comb is used to compare directly the Ti:Sa frequency with the microwave frequency standard. We detect fluorescence at 656 nm thanks to a CCD camera. Fitting the experimental data with our calculated line shapes leads to a value of the second-order Doppler effect in disagreement with approximative predictions for the 1S-3S frequency. We suggest the existence of stray electric fields as a possible systematic effect

Dans cette thèse, je présente des résultats expérimentaux et théoriques montrant qu’un gaz ultra-froid sous excitation laser aux états de Rydberg offre une plateforme contrôlable pour l’étude d’une intéressante dynamique complexe qui peut émerger dans les systèmes drivés-dissipatifs. Les conclusions peuvent être résumées selon les trois idées principales suivantes : (i) La découverte de la criticité auto-organisée dans notre système de Rydberg sous excitation facilitée peut aider à répondre à la question suivante : Pourquoi le comportement invariant d’échelle est si répandu dans la nature ? (ii) Un lien frappant est établi entre la croissance de la loi de puissance du nombre d’excitation de Rydberg et la propagation des épidémies. L’importance de l’hétérogénéité dans le réseau Rydberg émergeant et les effets Griffith associés permettent d’expliquer l’observation de lois de puissance non universelles. (iii) Une nouvelle mise en oeuvre d’automates cellulaires quantiques est proposée en utilisant des réseaux atomiques associés à des champs laser multifréquences. Cela fournit un cadre naturel pour étudier la relation entre les processus microscopiques et la dynamique globale, où des règles spéciales sont trouvées pour générer des états enchevêtrés pour des applications en métrologie et en informatique quantique
In this thesis I present experimental and theoretical results showing that an ultracold gas under laser excitation to Rydberg states offers a controllable platform for studying the interesting complex dynamics that can emerge in driven-dissipative systems. The findings can be summarized according to the following three main insights: (i) The discovery of self-organized criticality (SOC) in our Rydberg system under facilitated excitation via three signatures: self-organization of the density to a stationary state; scale invariant behavior; and a critical response in terms of power-law distributed excitation avalanches. Additionally, we explore a mechanism inherent to our system which stabilizes the SOC state. We further investigate this stabilization via a controlled, variable driving of the system. These analyses can help answer the question of why scale invariant behavior is so prevalent in nature. (ii) A striking connection between the power-law growth of the Rydberg excitation number and epidemic spreading is found. Based on this, an epidemic network model is devised which efficiently describes the collective excitation dynamics. The importance of heterogeneity in the emergent Rydberg network and associated Griffiths effects provide a way to explain the observation of non-universal power laws.(iii) A novel quantum cellular automata implementation is proposed using atomic arrays together with multifrequency laser fields. This provides a natural framework to study the relation between microscopic processes and global dynamics, where special rules are found to generate entangled states with applications in quantum metrology and computing

L'objet de cette thèse est la construction d'une chaîne de fréquences pour comparer les fréquences de l'atome d'hydrogène à celle d'un laser He-Ne. stabilisé sur l'iode à 633 nm. Le schéma de la chaîne tire profit de la quasi-coïncidence (à 89 GHz) entre la fréquence d'excitation à deux photons des transitions 2S→8S/D à 778 nm et la différence en fréquence du laser étalon à 633 nm et du laser He-Ne-étalon stabilisé sur le méthane à 3,39 μm. On utilise deux lasers titane-saphir construits au laboratoire, l'un pour l'excitation des transitions atomiques (TS1), l'autre pour la mesure de fréquence (TS2). On réalise, dans un cristal de LiIO3, le mélange des radiations à 778 nm (TS2) et 3,39 μm provenant d'un laser He-Ne auxiliaire construit au laboratoire. La fréquence du.faisceau ainsi synthétisé à 633 nm-est déterminée par battement avec le laser étalon stabilisé sur l'iode. Un battement entre les deux lasers He-Ne (3,39 μm) donne la fréquence du laser He-Ne auxiliaire. La mesure de la fréquence du laser TS1 à partir de celle de TS2 nécessite une source micro-onde à 89 GHz et un dispositif permettant de réaliser le mélange des trois fréquences et la détection du battement obtenu à basse fréquence. La fréquence de la diode Gunn à 89 GHz est déterminée à l'aide d'une chaîne de multiplication de fréquence d'un quartz ultrastable à 90 MHz. Après des essais avec des diodes MIM, nous avons pris une diode Schottky comme dispositif de mélange et de détection. Par cette méthode, nous avons relié pour la première fois une fréquence optique de l'atome d'hydrogène à l'horloge à césium sans utiliser l'interférométrie. Nous en avons déduit la constante de Rydberg qui est le facteur d'échelle des niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène. On ajuste la valeur de cette constante pour faire coïncider les fréquences expérimentales et théoriques. La nouvelle valeur ainsi obtenue est : R∞ = 109 737,315 683 4 (24) cm-1 L'incertitude sur cette valeur est de 2,2 10^-11. Elle approche celle des calculs d'électrodynamique quantique donnant les valeurs théoriques des niveaux d'énergie. Ce résultat, qui est le plus précis à l'heure actuelle, est en bon accord avec celui obtenu à Münich en 1992 sur les transitions 1S-2S et 2S-4D.

L'objet de cette these est la construction d'une chaine de frequences pour comparer les frequences de l'atome d'hydrogene a celle d'un laser hene stabilise sur l'iode a 633 nm. Le schema de la chaine tire profit de la quasi-coincidence (a 89 ghz) entre la frequence d'excitation a deux photons des transitions 2s8s/d a 778 nm et la difference en frequence du laser etalon a 633 nm et du laser hene etalon stabilise sur le methane a 3,39 m. Par cette methode, nous avons relie pour la premiere fois une frequence optique de l'atome d'hydrogene a l'horloge a cesium sans utiliser l'interferometrie. Nous en avons deduit la constante de rydberg qui est le facteur d'echelle des niveaux d'energie de l'atome d'hydrogene. On ajuste la valeur de cette constante pour faire coincider les frequences experimentales et theoriques. La nouvelle valeur ainsi obtenue est: r# = 109 737,315 683 4 (24) cm##1. L'incertitude sur cette valeur est de 2,2. 10#11. Elle approche celle des calculs d'electrodynamique quantique donnant les valeurs theoriques des niveaux d'energie. Ce resultat, qui est le plus precis a l'heure actuelle, est en bon accord avec celui obtenu a munich en 1992 sur les transitions 1s-2s et 2s-4d

In questo elaborato si da una trattazione dell'atomo di idrogeno e della sua importanza in astrofisica. Si descrivono le serie di Rydberg, l'atomo di Bohr in visione classica e quantistica e le transizioni elettroniche attraverso i coefficienti di Einstein. Si presentano inoltre tre ruoli di fondamentale importanza dell'atomo di idrogeno: le regioni H2 e la formazione stellare, le reazioni termonucleari all'interno delle stelle attraverso le tre catene PPI, PPII e PPIII ed infine lo studio delle curve di rotazione delle galassie a spirale tramite l'osservazione della riga a 21cm dell'idrogeno.