Bulletin de santé de la manip lithiumet étude théorique d’un gaz de fermions

déséquilibré

Bulletin de santé de la manip lithiumet étude théorique d’un gaz de fermions

déséquilibré

Séminaire lithium : 10 février 2006

Étude de l’appendicectomied’une cellule Hellma

Étude de l’appendicectomied’une cellule Hellma

Forte dégradation de la qualité du vide !

Améliorations de l’expérience (1)Améliorations de l’expérience (1)

1) Élargissement de l’appendice (largeur 7 mm9 mm)

Modification des bobines et barres de champs magnétiques(visite de Gabriele Ferrari).

Améliorations de l’expérience (2)Améliorations de l’expérience (2)

2) Bobinage d’un nouveau ralentisseur Zeeman

-20 0 20 40 60 80 100

0

10

20

30

40

Champ magnétique théorique Champ mesuré Février 2005 Champ théorique Septembre 2005

Cha

mp

mag

nétiq

ue [G

/A]

Position [cm]

Livraison des 57 kg de ralentisseurLivraison des 57 kg de ralentisseur

Améliorations de l’expérience (3)Améliorations de l’expérience (3)

3) Modifications diverses

- Installation de hottes à flux laminaire- Ajout d’une pompe ionique- Développement de nouvelles diodes esclaves

Effet d’un déséquilibre depopulation des espèces de spin d’un gaz de fermions unitaires

Effet d’un déséquilibre depopulation des espèces de spin d’un gaz de fermions unitaires

Motivations Motivations

Étude des gaz de fermions possédant deux espèces de spin de même population théorie BCS, appariement en bord desurface de Fermi.

Nature et existence de la superfluidité fermionique en présence d’un déséquilibre des surface de Fermi (déséquilibre de densité et/ou appariement de particules de masses distinctes)

EF,1=EF,2

EF,1< EF,2

Ex: supraconducteurs en champ magnétiqueGaz de quarks

2 2 22/3, 2

, 62 2

F iF i i

i i

kE n

m m

Survol des scénarios théoriquesSurvol des scénarios théoriques

Phase « polarisée » : une seule espèce de spin (Carlson, PRL 95, 060401 (2005))

Phase FFLO (Fulde Ferrell Larkin Ovshinikov) : appariement dans k1+k20.(C. Mora et R. Combescot, PRB 71, 214504 (2005))

Phase de Sarma (gap interne) : appariement dans k1+k2=0ouverture d’un gap dans la mer de Fermi de l’espèce 1.(Liu, PRL 90, 047002 (2003))

Stabilité de l’état apparié : (µ1>µ2)

conversion d’une particule 21 : Baisse le grand potentiel H - µ1 N1 - µ2 N2: µ1-µ2

Coût de la paire brisée : État apparié stable pour µ1-µ2

Phases concurrentes

Deux résultats récents :Expérience de MIT

(Science express 22 décembre 2005)

Deux résultats récents :Expérience de MIT

(Science express 22 décembre 2005)

Caractérisation de la superfluiditéManips en temps de volDémixtion et perte de superfluidité pour les grands déséquilibres. F

ract

ion

cond

ensé

e

1 2 1 2( ) /( )N N N N

Deux résultats récents :Expérience de Rice

(Science express 23 décembre 2005)

Deux résultats récents :Expérience de Rice

(Science express 23 décembre 2005)

Mesures in-situ du profil du nuage à la limite unitaire (a=).Confirme la démixtion.

Espèce majoritaire

Espèce minoritaire

A-B

Deux résultats récents :Expérience de Rice (2)Deux résultats récents :Expérience de Rice (2)

1 2 1 2( ) /( )N N N N

Une avalanche de publications !

Une avalanche de publications !

P. Pieri et G.C. Strinati cond-mat/0512354 : méthode diagrammatique,Extrapolation du régime de condensat de molécules

W. Yi et L.-M. Duan, cond-lat/0601006 : BCS à température finie

M. Haque et H.T.C. Stoof, cond-mat/0601321 : BCS à T=0

F. Chevy, cond-mat/0601122 : universalité à T=0

T.N. de Silva ety E.J. Mueller, cond-mat/0601314 : BCS à T=0

Interprétation de l’expériencede Rice

Interprétation de l’expériencede Rice

Approximation de densité locale

01 1( ) ( )V r r

02 2( ) ( )V r r

Couche interne : 2 1( ) / ( ) 0.06c r r

3/ 2

1 2 1 22 2

1( ) ( ) ( ) ( )

6

mn n

r r r r

Couche externe : 2 1( ) / ( ) 0.06c r r

3/ 2

11 2 2

1 2 ( )( )

6

mn

rr

2 ( ) 0n r

Comparaison aux donnée expérimentales

Comparaison aux donnée expérimentales

Pas de paramètre ajustable !

1 2 1 2( ) /( )N N N N

Au-delà du modèle simple ?Au-delà du modèle simple ?

1) Effet de température finie

Système homogène, équilibré : Tc= EF (~0.2) – transition du 2nd ordre

R2>RT

Transition2nd ordre

R2<RT

Transition1er ordre

T/TF

(N1-N

2)/

(N1+

N2)r

Tc(r)

RT

T

r

R2

2 1/

c

Au-delà du modèle simple (2) ?Au-delà du modèle simple (2) ?

2) Existence d’une phase intermédiaire

P/P1

Polarisé

2 1/ 1-1 -0.06

Superfluide apparié

Phase intermédaire

0

Pour 2=01, énergie d’une particule 2 dans une mer de Fermi de 1