Thèse de Boris Decamps (LCAR), novembre 2016


Titre : Interférométrie à bras séparés. Mesures des précision : interféromètres atomiques actuels et futurs

Résumé : Interférométrie atomique : expériences d’interaction électromagnétique et conception d’un nouvel interféromètre à Condensats de Bose-Einstein.

La première partie décrits trois expériences réalisées avec l’interféromètre atomique à jet de Lithium supersonique développé à Toulouse. La seconde partie présente le nouvel interféromètre atomique à Condensats de Bose Einstein (CBE) développé dans le but de tester la neutralité de la matière.

Les trois premières expériences exploitent l’interaction entre un atome de lithium et différents champs électromagnétiques. Une différence de potentiel électrique dépendant du temps a servi à moduler la phase des deux bras de notre interféromètre à des fréquences différentes, ce qui a permis une détection homodyne et hétérodyne d’ondes de matière. Une phase géométrique de la lumière (la phase de Pancharatnam) a été transférée à notre signal interféromètrique par les réseaux de diffraction de Bragg ce qui a ajouté un nouvel outil à la panoplie permettant le contrôle d’ondes de matières. Enfin, un faisceau laser focalisé sur un seul des deux bras nous a permis de mesurer avec exactitude une des longueurs d’onde d’extinction du lithium (correspondant à une valeur de polarisabilité dynamique nulle).

L’objectif du nouvel interféromètre à CBE est de réaliser une nouvelle mesure de la charge électrique résiduelle de la matière et en particulier des isotopes du rubidium 85Rb et 87Rb. Cette mesure nous permettra de connaître avec une plus grande sensibilité la différence de charge entre le proton et l’électron ainsi que la charge du neutron. Le principe de cette mesure repose sur une séparation spatiale importante entre les deux bras d’un interféromètre en fontaine ainsi que sur un temps de cycle de 5s. Ces caractéristiques ont nécessité un travail de conception à la fois au niveau de la source (une puce à atome) et au niveau du phénomène de diffraction (Séparation en Impulsion Importante) qui sera exposé dans un premier temps. Dans un second temps, les choix techniques en termes de chambre à vide, système laser et sources de champs magnétiques seront décrits et caractérisés. Enfin, les performances actuelles de cette source d’atomes froids seront présentées et comparées à nos attentes.


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