Résumé de la thèse
L'interférométrie atomique est appliquée à la mesure absolue de l'accélération de pesanteur, afin de fournir une mesure exacte de g à l'expérience de balance du watt réalisée au LNE. La source atomique est obtenue à partir d'un nuage d'atomes froids de rubidium 87. Deux faisceaux lasers contra-propageants verticaux sont utilisés pour réaliser des transitions Raman stimulées, qui permettent de séparer et faire interférer les paquets d'onde. Lors des transitions, la différence de phase entre les lasers est imprimée sur la phase des atomes en chute libre. Le déphasage atomique entre les deux chemins verticaux est alors sensible à l'accélération des atomes et permet d'accéder à une valeur exacte de g. Cette thèse est d'abord consacrée à l'étude des sources de bruit affectant la sensibilité de la mesure. Notamment, la contribution du bruit de phase dû à la propagation des lasers dans le schéma conventionnel de faisceaux Raman rétro-réfléchis est détaillée. Une partie importante du travail a ensuite consisté à étudier et réduire la contribution des vibrations, source principale de bruit de phase. A partir de la mesure d'un sismomètre, nous réduisons de près d’un facteur 3 la contribution des vibrations par deux méthodes différentes. On montre qu'un traitement numérique du signal délivré par un sismomètre permet de réduire encore ce bruit d'un facteur 3 quand l’expérience n’est pas isolée des vibrations du sol. La meilleure sensibilité mesurée, dans les conditions d’environnement optimales, est de 1,4·10‑8 g/Hz1/2. Par ailleurs, l’étude de l'exactitude de la mesure occupe une part importante de la thèse. Bien que l'enceinte à vide utilisée ne soit que provisoire, il a été entrepris de recenser des effets systématiques. Parmi les biais étudiés, on distingue ceux qui dépendent de l'orientation, vers le haut ou vers le bas, du vecteur d'onde effectif associé à la transition Raman. Une méthode de mesures différentielles est définie, ainsi que les limites de cette méthode. D'après deux comparaisons avec des gravimètres absolus basés sur une technique éprouvée d'interférométrie optique, la mesure effectuée présente un biais résiduel de 16·10–9 g. Le montage actuel provisoire n'a cependant pas permis d'évaluer exactement l'effet Sagnac résiduel, ni l'effet des aberrations des faisceaux Raman.