Résumé de la thèse

Le projet ForCa-G (Force de Casimir et Gravitation à courte distance) a pour objectif la réalisation de mesures de forces à faible distance entre des atomes et un miroir en utilisant des techniques d’interférométrie atomique. Dans cette région, la force prédominante devient celle de Casimir-Polder qui est une force de type électromagnétique s’exerçant entre un atome neutre et une surface. De plus, une mesure précise de cette force permettrait la poursuite de la recherche d’éventuelles déviations à la loi de Newton à courte distance, prédites dans le cadre de théories de l’unification des quatre interactions fondamentales.

Le travail réalisé durant cette thèse constitue une démonstration de principe de ce projet, en utilisant des atomes situés loin du miroir. Ceux-ci sont préalablement refroidis afin d’être piégés dans une multitude de puits de potentiel générés par une onde stationnaire optique. L’incrément en énergie potentielle de pesanteur est alors mesuré, puis représenté par la fréquence de Bloch υB.

Pour cela, le principe de superposition d’états quantiques est utilisé afin de générer un état d’ubiquité permettant aux atomes d’être dans deux puits différents du réseau au même instant. Enfin, de l’évolution de leur phase atomique, la différence de potentiel expérimentée par les atomes dans cet interféromètre atomique est déterminée.

Différents interféromètres atomiques dans ce réseau optique ont été étudiés, caractérisés en terme de sensibilité et d’effets systématiques sur la mesure de la fréquence de Bloch. Un des interféromètres étudiés, l’interféromètre Accordéon, a permis d’obtenir une sensibilité relative de σ(δυBB) = 9,0×10−6 à 1 s, qui s’intègre jusqu’à σ(δυBB) = 1,9×10−7 en 2 800 s. Cela constitue une mesure de l’accélération de la pesanteur g à l’état de l’art des gravimètres atomiques piégés.

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