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Atomes dans des milieux denses ou complexes
Plusieurs chercheurs du Laboratoire Kastler Brossel travaillent à mettre en œuvre les outils et méthodes de la physique atomique pour contribuer de manière originale et approfondie à l’étude de systèmes denses et complexes, ou encore à enrichir les travaux sur les atomes et leurs propriétés en exploitant les connaissances et les techniques issues de la physique de la matière condensée. L’un des systèmes denses étudié est l’hélium-4 solide. L’étude, à basse température et par des techniques optiques, d’atomes alcalins ou de terres rares insérés dans des matrices monocristallines d’hélium-4 solide y a été entreprise (en collaboration avec des chercheurs du Laboratoire de Physique Statistique de l’ENS). Un premier objectif est la caractérisation de l’influence de l’anisotropie cristalline sur les propriétés spectroscopiques du césium, qui devrait être suffisamment importante pour permettre une mesure du moment anapolaire de cet atome. Un second objectif est l’obtention d’informations nouvelles sur les propriétés des monocristaux d’hélium, en utilisant les atomes comme sondes locales de leur environnement et en étudiant par exemple leurs interactions avec l’interface liquide-solide, les lacunes ou les défauts des cristaux.
D’autres travaux utilisent l’hélium-3 hyperpolarisé comme système modèle pour l’étude par résonance magnétique nucléaire d’effets dynamiques non-linéaires génériques, induits par interactions dipolaires à grande distance dans les liquides fortement aimantés. L’obtention de fortes polarisations nucléaires par pompage optique laser et le contrôle de la densité d’aimantation par dissolution de l’hélium-3 dans l’hélium-4 superfluide offrent en effet des conditions uniques pour l’étude des phénomènes physiques nouveaux, récemment mis en évidence au Laboratoire. Celle-ci s’avère indispensable à la compréhension, par exemple, de l’évolution du spin du proton en spectroscopie RMN haute résolution traditionnelle (en phase aqueuse ou organique, soumise à un champ magnétique intense) ou du comportement des fluides quantiques polarisés tels que les condensats de Bose-Einstein, l’hélium-3 superfluide, les solutions dégénérées d’hélium-3 dans l’hélium-4, ou encore l’hydrogène atomique gazeux à deux dimensions.
