Durée
25h Th
Nombre de crédits
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue française
Organisation et évaluation
Enseignement au deuxième quadrimestre
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Ce cours donne une introduction aux principes physiques de la condensation de Bose-Einstein et sa réalisation avec des atomes ultrafroids. On discutera en particulier - la physique quantique statistique - la condensation de Bose-Einstein avec des particules sans interaction - les atomes froids dans des pièges magnétiques et optiques - l'interaction entre des atomes - la théorie de champ moyen d'un condensat de Bose-Einstein avec interaction - les excitations collectives dans un condensat - la superfluidité
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Le but du cours est de comprendre les principes de base derrière la condensation de Bose-Einstein avec des atomes ultrafroids de tel mésure qu'on soit capable d'apprécier des expériences actuelles dans ce domaine-là. En passant, ceci permet aussi d'approfondir les connaissances générales de la mécanique quantique avancée.
Savoirs et compétences prérequis
Il est recommandé d'avoir suivi le cours "Mécanique quantique avancée", afin de mieux comprendre des sujets de la théorie quantique avancée dont on a besoin pour expliquer la condensation de Bose-Einstein avec des atomes ultrafroids (tel que la théorie à plusieurs particules ou la théorie de diffusion).
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Ce cours sera donné "ex cathedra" au tableau, en combinaison avec la présentation des transparents
Supports de cours, lectures obligatoires ou recommandées
Littérature recommandée :
- K. Huang: "Statistical Mechanics" (John Wiley & Sons, 1963)
- C.J. Pethick & H. Smith: "Bose-Einstein Condensation in Dilute Gases" (Cambridge University Press, 2002)
- L. Pitaevskii & S. Stringari: "Bose-Einstein Condensation" (Oxford University Press, 2003)
- L. D. Landau and L. M. Lifshitz: "Quantum Mechanics" (Pergamon Press, 1965)
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation orale
Stage(s)
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
Contacts
Peter Schlagheck Département de Physique Université de Liège IPNAS, bâtiment B15, local 0/125 Sart Tilman 4000 Liège Tél : 04 366 9043 Email : Peter.Schlagheck@ulg.ac.be http://www.pqs.ulg.ac.be
Association d'un ou plusieurs MOOCs
Notes en ligne
approximation de Thomas-Fermi
Approximation de Thomas-Fermi pour un condensat de Bose-Einstein dans un piège isotrope, comparée à une solution numérique de l'équation de Gross-Pitaevskii
Bosons et fermions
3 particules quantiques non discernables dans 3 états
calcul de la chaleur spécifique
calcul de la chaleur spécifique pour un gaz de bosons sans interaction confinés dans un potentiel harmonique
Chaleur spécifique dans l'espace libre
chaleur spécifique d'un gaz de bosons dans l'espace libre en fonction de la température
Chaleur specifique dans un oscillateur harmonique
chaleur specifique d'un gaz de bosons dans un oscillateur harmonique en fonction de la température
effet Zeeman pour 87Rb
effet Zeeman des états hyperfins de 87Rb en fonction du champs magnétique
énergie variationnelle d'un condensat de Bose-Einstein
énergie de l'état fondamental d'un condensat de Bose-Einstein dans un oscillateur harmonique isotrope en fonction du paramètre variationnel
fonctions d'onde d'un potentiel Lennard-Jones
fonctions propres continues d'un potentiel Lennard-Jones pour de différentes profondeurs du potentiel
gaz de bosons en 1, 2 et 3 dimensions
courbes à N constant dans le diagramme \mu-T
La fonction de Bose
graphes de la fonction de Bose g_p(z) pour de différents p
longueur de diffusion d'onde s dans un potentiel de Lennard-Jones
longueur de diffusion d'onde s dans un potentiel de Lennard-Jones en fonction de la profondeur du potentiel
longueur de diffusion d'onde s dans un potentiel de puits
longueur de diffusion d'onde s dans un potentiel de boîte en fonction de la profondeur du puits
notes de cours
Notes de cours du cours "Atomes Ultrafroids et Condensats de Bose-Einstein"
ordre à longue portée
Ce graphique montre le comportement de la cohérence spatiale dans un gaz d'atomes bosoniques en fonction de la distance entre deux atomes. Au-dessus de la température de la condensation, cette cohérence tend vers zéro si la distance tend vers l'infini, alors qu'elle atteint une valeur non nulle en dessous de la température de la condensation
spectre de Bogoliubov d'un condensat de Bose-Einstein en mouvement
Spectre de Bogoliubov d'un condesat de Bose-Einstein en mouvement pour de différentes vitesses v0
spectre de Bogoliubov d'un condensat de Bose-Einstein libre
relation de dispersion des modes de Bogoliubov d'un condensat de Bose-Einstein dans l'espace libre