Gaz de Fermi En Interaction Forte : Du condensat de molécules aux paires de Cooper

Ce mémoire de thèse décrit les propriétés d'un gaz de Fermi dégénéré en interaction forte. Un gaz de lithium fermionique 6Li est étudié au voisinage d'une résonance de Feshbach en onde s. En changeant le champ magnétique, on peut contrôler le signe et la force des interactions effectives entre atomes. Nous montrons la formation efficace de molécules faiblement liées constituées de deux fermions. Le principe de Pauli confère à ces bosons composites une extraordinaire stabilité proche du pic de la résonance. Cette propriété nous a permis de produire un condensat de Bose-Einstein de molécules et de mesurer l'interaction entre les molécules à basse température. En augmentant le champ magnétique au-delà de la résonance de Feshbach, on s'attend à ce que le gaz, à basse température, subisse une transition de phase de type BCS analogue à la transition supraconductrice dans les métaux. Proche de résonance, le gaz est un système à N-corps en interaction forte, difficile à traiter théoriquement. Expérimentalement, nous avons étudié l'expansion du gaz dans cette région qui correspond à la transition entre un condensat de molécules et une phase BCS.