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Résonances de Feshbach en onde p

par Frédéric Chevy - 17 mars 2008

Suivant la symétrie de l’état lié impliqué dans une résonance de Feshbach, différents canaux de diffusion peuvent être affectés par les variations de champ magnétique. Dans le cas des expériences sur la transition BEC-BCS, la divergence de la longueur de diffusion à 834 G est provoquée par une résonance avec un état d’onde s, mais des résonances de Feshbach dans des canaux de moment cinétique supérieurs sont possible. Nous avons ainsi observé trois résonances de Feshbach en onde p, correspondant à des collisions entre atomes $|\uparrow\uparrow\rangle$ , $|\uparrow\downarrow\rangle$ et $|\downarrow\downarrow\rangle$ , localisées respectivement à 159 G, 185 G et 215 G, en accord avec les prédictions des plus récents calculs théoriques.

L’utilisation de résonances en onde p permet en principe l’étude expérimental de mécanismes exotiques de superfluidité, dans lesquelles les paies de Cooper ne sont plus à symétrie sphérique. Une des conséquences en serait alors un couplage entre degré de liberté de spin et moment cinétique interne des paires, pouvant aboutir à un digramme de phase particulièrement riche, analogue à celui observé dans le cas de l’hélium 3.

Le principal obstacle pouvant empêcher la réalisation d’un superfluide en onde p dans un gaz d’atomes ultra-froids serait l’existence de pertes inélastiques importantes au voisinage de la résonance de Feshbach. Nous avons par conséquent procédé à une étude approfondie des mécanismes de pertes dans les trois canaux de spin. Comme on pouvait le prévoir, les mélanges $|\uparrow\downarrow\rangle$ et $|\downarrow\downarrow\rangle$ présentent d’importantes pertes dipolaires à deux corps, alors que le canal $|\uparrow\uparrow\rangle$ n’est limité que par les pertes à trois corps associées à la formation de dimères fortement liés.

Dans le cas des pertes à deux corps, nous avons élaboré un modèle phénoménologique permettant de rendre compte des dépendance en température et champ magnétique des taux de pertes. Ce modèle souligne en particulier l’importance, en comparaison des mécanismes en onde s, des collisions résonantes où l’énergie des atomes incidents est égale à celle de l’état lié responsable de la résonance de Feshbach.

Pour en savoir plus

Resonant scattering properties close to a p-wave Feshbach resonance : F. Chevy, E.G.M. Van Kempen, T. Bourdel, J. Zhang , L. Khaykovich, M. Teichmann, L. Tarruell, S.J.J.M.F. Kokkelmans and C. Salomon, Phys. Rev. A 71, 062710 (2005), cond-mat/0412393.

P-wave Feshbach resonances of ultra-cold $^6$ Li : J. Zhang , E.G.M. Van Kempen, T. Bourdel, L. Khaykovich, J. Cubizolles, F. Chevy, M. Teichmann, L. Tarruell, S.J.J.M.F. Kokkelmans, C. Salomon, Phys. Rev. A 70, 030702 (2004), quant-ph/0406085 .

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