Construction d'un nouveau dispositif flexible pour la mesure des effets collectifs lumière-matière dans un nuage atomique dense

Cette thèse décrit la construction, la caractérisation et l'évaluation comparative d'un dispositif expérimental qui fournit une plateforme basée sur des atomes froids pour étudier les interactions lumière-matière.Le dispositif repose sur une conception sous vide très compacte, comprenant une cellule en verre comme chambre scientifique. L'objectif du dispositif est de piéger un grand nombre d'atomes, de l'ordre de plusieurs milliers, dans un piège dipolaire de faible volume, appelé « pince optique ».Les interactions entre les atomes et la lumière sont bien comprises dans le cas d'un ensemble d'émetteurs à deux niveaux couplés indépendamment au champ lumineux, mais dans ce dispositif, le nuage atomique atteint des densités si élevées que le couplage dipolaire entre les émetteurs joue un rôle important. Cette plateforme permet d'étudier l'effet de cette interaction collective entre les atomes et le champ lumineux sur la fluorescence atomique émise.L'intérêt fondamental est d'explorer et de caractériser les régimes dans lesquels les modèles numériques et approximatifs ne parviennent pas à prédire les observables du système, malgré la connaissance de la dynamique microscopique.La thèse présente l'intérêt théorique et la motivation de l'étude de ces effets, la construction de ce dispositif et les avantages pratiques de sa mise en place en tant que mise à niveau d'une expérience similaire plus ancienne, afin d'améliorer ses performances.La thèse détaille également les premières mesures des effets collectifs lumière-matière sur ce nouveau dispositif.