Résumé de la thèse

Les fontaines atomiques constituent l'état de l'art en matière d'horloges atomiques fondées sur l'atome de césium, atome dont une résonance hyperfine est depuis 1967 à la base de la définition de la seconde. Cette thèse présente les dernières avancées de la fontaine double à atomes froids de césium et de rubidium du LNE-SYRTE. Combinant deux types d'atomes, ce dispositif unique au monde permet d'envisager des tests de physique fondamentale reposant sur la comparaison de fréquences de transition atomique avec une résolution exceptionnelle. Afin d'autoriser le fonctionnement à deux atomes simultanément, de nouveaux systèmes optiques, chargés de combiner les lumières utiles à la manipulation des deux espèces atomiques, ont été conçus, testés et mis en place. Sans attendre le fonctionnement double, la comparaison de la fontaine rubidium avec l’autre fontaine césium a permis de tester sur dix ans la stabilité de la constante de structure fine au niveau de 5·10–16 par an. En outre, le travail d'amélioration de l'exactitude de l'horloge s’est poursuivi en concentrant les efforts sur les effets liés aux gradients de phase dans la cavité d'interrogation et sur l'atténuation des fuites micro-ondes. L'exactitude de la fontaine a alors été évaluée à 4·10–16 pour la partie césium et à 5·10–16 pour la partie rubidium complètement rénovée. Instrument de métrologie puissant, la fontaine a été impliquée dans de nombreuses comparaisons d'horloges et a contribué à maintes reprises à l'étalonnage du Temps Atomique International (TAI). Enfin, un test inédit de l'invariance de Lorentz a été mené.

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