Dynamique hors équilibre des gaz bosoniques 1D

Les experiences d'atomes froids sont des systemes tres bien controles, qui se pretent tres bien a l'etude des gaz quantiques en interaction. L'experience de puce atomique au Laboratoire Charles Fabry (LCF) est specialisee dans l'etude des gaz de Bosons unidimensionnels. La physique de ces systemes differe de celle des systemes tri-dimensionnels et, par exemple, la condensation de Bose-Einstein y est absente. Les interactions et les fluctuations ont un role accrus dans un regime d'interaction forte, appele regime de fermionisation, peut etre obtenu. Un etat fortement correle peut aussi etre obtenu dans des systemes a trois dimensions, en presence d'un potentiel periodique : une transition de phase quantique, appelee la transition de Mott, se produit entre un etat delocalise et un etat localise. A une dimension, les correlations intrinsequement importantes dans le systeme affectent profondement la physique de cette transition et beaucoup d'aspects de cette transition a une dimension n'ont pas encore ete etudies. En particulier, alors que la transition de Mott se traduit par une modification du comportement de la fonction de correlation a une corps, transformee de Fourier de la distribution d'impulsion, il n'existe pas d'etude precise de cette quantite a une dimension. Finalement, notons que les effets de temperature finie sont largement inexplores, tant sur le plan experimental que theorique. Des gaz de Bose unidimensionnels sont realises dans des experiences d'atomes froids quand le degre de liberte transverse est gele. Des geometries allongees sont facilement realisables sur des dispositif de puce atomiques et l'experience de puce du LCF a une grande expertise sur la realisation et l'etude des gaz de Bose unidimensionnels. Plusieurs diagnostiques ont ete mis au point sur l'experience comprenant l'etude de la densite atomique a la fois dans l'espace reel et dans l'espace des impulsions, et de leur fluctuations. La combinaison de ces diagnostiques est une specificite de notre experience La these vise a etudier la transition de Mott dans les gaz de Bose unidimensionnels. Nous etudierons en particulier la fonction de correlation a un corps. Pour s'affranchir du probleme apporte par l'inhomogeneite du nuage en presence d'un potentiel longitudinal, nous allons developper une methode de selection optique d'une zone du nuage avant la mesure de la distribution d'impulsion. La compressibilite sera aussi etudiee via des mesures de fluctuations de densite dans l'espace reel. Finalement, nous etudierons aussi la physique hors d'equilibre dans ces systemes.