Résumé de la thèse

Afin de surpasser les performances des meilleures horloges micro-ondes actuelles, les fontaines atomiques, les recherches de ces vingt dernières années se sont portées sur les horloges optiques. Utilisant des transitions à des fréquences de quatre ordres de grandeur plus importantes, l'exactitude et la stabilité de fréquence de ces horloges, par rapport aux fontaines atomiques, pourraient être améliorées d'un facteur cent. Néanmoins, les premières horloges optiques, utilisant soit des atomes neutres en chute libre soit un ion piégé, présentent des limites. Suite à une proposition datant de 2001, un nouveau type d'horloge est apparu, capable de combiner l'exactitude des meilleures horloges à ion ainsi que la très bonne stabilité des horloges à atomes neutres, grâce au piégeage des atomes dans un réseau optique. Ainsi, le LNE-SYRTE développe une horloge à réseau optique avec des atomes de strontium utilisant la transition 1S 3P0. Les résultats obtenus s'articulent selon trois axes. Le premier est l'évaluation des effets du piège sur l'exactitude de l'horloge. En effet, l'idée originale de ce nouveau type d'horloge est de pouvoir piéger les atomes à une longueur d'onde qui annule le déplacement lumineux du premier ordre de la fréquence de la transition. Il a été cependant nécessaire d'évaluer le niveau de cette annulation ainsi que les effets d'ordre plus élevé. Ensuite, les performances de l'horloge ont été évaluées en utilisant l'isotope fermionique 87Sr, pour lequel ce type d'horloge avait initialement été imaginé. Une exactitude au niveau de 10–15 et une fréquence en excellent accord entre les différents groupes utilisant le même isotope ont été obtenues. Enfin, suite à de récentes propositions théoriques, une mesure originale a été effectuée avec l'isotope bosonique 88Sr en adaptant le dispositif expérimental. Cette mesure a été la première pour cet isotope et a permis de comparer les deux fonctionnements de l'horloge.

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