Thèse de Jonathan GILLOT (LCAR). Novembre 2013


Expériences en interférométrie atomique : application à la mesure des phases géométriques He-McKellar-Wilkens et Aharonov-Casher

Résumé
Les phases géométriques ne sont mesurables que par interférométrie et sont des effets purement quantiques. La famille des phases géométriques d’origine électromagnétique est formée de la phase Aharonov-Bohm prédite en 1959 et des phases Aharonov-Casher (AC) et He-McKellar-Wilkens (HMW) prédites en 1984 et 1993-1994 respectivement. Si la phase Aharonov-Bohm et la phase AC ont été rapidement mises en évidence par des expériences, la phase HMW n’a été détectée pour la première fois qu’en 2011 par notre équipe, mais la présence d’effets systématiques avait rendu complexes sa détection et l’interprétation des résultats.

Cette thèse présente une nouvelle mesure des phases HMW et AC à l’aide d’un interféromètre atomique de Mach-Zehnder utilisant la diffraction de Bragg et fonctionnant avec un jet de lithium pompé optiquement. Le pompage optique a rendu pratiquement indétectables les effets systématiques qui avaient compliqué la première détection de la phase HMW. Les mesures des phases AC et HMW qui sont petites (voisines de 70 et 40 milliradians respectivement) seront présentées. Malgré cette petitesse, nous avons pu les mesurer avec une incertitude inférieure 10%. Enfin, en faisant varier la vitesse moyenne du jet atomique entre 744 m/s et 1520 m/s, nous avons vérifié que ces deux phases sont bien indépendantes de la vitesse ce qui prouve leur caractère géométrique.


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