Fontaine atomique double de cÃ©sium et de rubidium avec une ...

More documents

Recommendations

Info

14 Chapitre 1. Principe de fonctionnement d’une fontaine atomique 1.2 Fonctionnement d’une fontaine atomique 1.2.1 Description d’un cycle d’interrogation Le schéma Fig. 1.4 expose le principe de fonctionnement d’une fontaine atomique. tel-00319950, version 1 - 9 Sep 2008 Fig. 1.4 – Principe de fonctionnement d’une fontaine atomique. Un cycle de fontaine se décompose en quatre opérations sur les atomes. Dans un souci de clarté, nous ferons référence ci-après exclusivement aux transitions de l’atome de césium 133. Le principe est transposable à d’autres atomes, en particulier le rubidium 87 dont la manipulation est en tout point similaire au césium.
1.2. Fonctionnement d’une fontaine atomique 15 Manipulation des atomes La fontaine atomique fut à la fin des années 1980 la première application technologique des méthodes de refroidissement d’atomes par laser développées durant la décennie. Ces techniques mettent en jeu des mécanismes d’interaction entre la lumière laser et les atomes. Elles ont ouvert tout un champ de recherche en physique atomique, le domaine des “atomes froids”, et constituent une des avancées majeures de la physique atomique expérimentale du XXème siècle. Ces travaux furent ainsi couronnés d’un prix Nobel en 1997 [15]. tel-00319950, version 1 - 9 Sep 2008 On considère le cas d’un atome possédant deux niveaux d’énergie séparés par une transition optique et dont le niveau excité présente un taux d’émission spontanée Γ. Lorsqu’un faisceau laser de vecteur d’onde ⃗ k laser sature la transition entre les deux niveaux, l’atome effectue des cycles de fluorescence, passage dans le niveau excité par absorption d’un photon du faisceau laser suivi d’une désexcitation par émission spontanée d’un photon dans une direction aléatoire. Ces cycles de fluorescence s’effectuent au taux maximum de Γ/2 cycles par unité de temps. L’atome reçoit donc par unité de temps une impulsion ⃗ k laser ×Γ/2 ( = h/2π avec h la constante de Planck) provenant des photons absorbés dans l’onde laser, tandis qu’en moyenne, l’impulsion qu’il reçoit de l’émission spontanée de photons s’annule, en raison de l’isotropie du processus. Le calcul de la décélération 1 obtenue pour la transition D 2 de l’atome de césium (de longueur d’onde λ = 852 nm) donne une valeur de ∼ 6×10 4 m.s −2 , décélération considérable capable de stopper en un temps de ∼ 3, 4 ms et une distance de ∼ 34 cm un atome de vitesse initiale 200 m/s. La vitesse de recul v recul vaut 3,52 mm/s dans le cas de transition D 2 de l’atome de césium. La force ainsi exercée par les faisceaux lasers permet de capturer un échantillon d’atomes issus d’une vapeur ou d’un jet thermique (au sortir d’un four 1 –Fig. 1.4–) en réduisant considérablement leurs vitesses. Pour cela on utilise une “mélasse optique” formée par trois paires orthogonales 1 Dans le cas simple du refroidissement Doppler, l’impulsion de l’atome reçue par unité de temps s’écrit : d⃗p dt = ⃗ Γ k laser 2 L’accélération ⃗a acquise par l’atome vaut par conséquent : ⃗a = 1 d⃗p m dt = ⃗ k laser Γ m 2 = ⃗v Γ recul 2 où m est la masse de l’atome et ⃗v recul = ⃗ k laser /m est la “vitesse de recul” de l’atome, changement de vitesse de l’atome dû à l’absorption d’un photon de l’onde laser.
Page 1 and 2: OBSERVATOIRE DE PARIS LABORATOIRE N
Page 3 and 4: Remerciements tel-00319950, version
Page 5 and 6: v tel-00319950, version 1 - 9 Sep 2
Page 7 and 8: Table des matières Introduction 1
Page 9 and 10: TABLE DES MATIÈRES ix Bibliographi
Page 11 and 12: Introduction tel-00319950, version
Page 13 and 14: Introduction 3 tel-00319950, versio
Page 15 and 16: Chapitre 1 Principe de fonctionneme
Page 17 and 18: 1.1. Les horloges atomiques 7 sur d
Page 19 and 20: 1.1. Les horloges atomiques 9 tel-0
Page 21 and 22: 1.1. Les horloges atomiques 11 1.1.
Page 23: 1.1. Les horloges atomiques 13 Exac
Page 27 and 28: 1.2. Fonctionnement d’une fontain
Page 33 and 34: 1.3. Effets systématiques 23 1.3 E
Page 35 and 36: 1.3. Effets systématiques 25 - Les
Page 37 and 38: 1.3. Effets systématiques 27 tel-0
Page 39 and 40: Chapitre 2 L’expérience FO2 tel-
Page 41 and 42: 2.1. Présentation générale du di
Page 43 and 44: 2.2. Les bancs lasers 33 2.2 Les ba
Page 45 and 46: 2.2. Les bancs lasers 35 tel-003199
Page 47 and 48: 2.2. Les bancs lasers 37 fontaine.
Page 49 and 50: 2.2. Les bancs lasers 39 Les lasers
Page 59 and 60: 2.3. Le 2D-MOT rubidium 49 tel-0031
Page 61 and 62: 2.3. Le 2D-MOT rubidium 51 long, pl
Page 63 and 64: 2.3. Le 2D-MOT rubidium 53 alors un
Page 67 and 68: 2.3. Le 2D-MOT rubidium 57 nuage at
Page 75 and 76:
2.3. Le 2D-MOT rubidium 65 tel-0031
Page 77 and 78:
Page 79 and 80:
Page 81 and 82:
2.4. Les collimateurs dichroïques
Page 83 and 84:
Page 85 and 86:
Page 87 and 88:
Page 89 and 90:
Page 91 and 92:
Page 93 and 94:
Page 95 and 96:
Page 97 and 98:
Page 99 and 100:
Page 101 and 102:
2.5. La synthèse micro-onde 91 tel
Page 103 and 104:
Page 105 and 106:
2.5. La synthèse micro-onde 95 aju
Page 107 and 108:
Page 109 and 110:
Chapitre 3 tel-00319950, version 1
Page 111 and 112:
3.1. Contrôle et évaluation des e
Page 113 and 114:
Page 115 and 116:
Page 117 and 118:
Page 119 and 120:
Page 121 and 122:
Page 123 and 124:
Page 125 and 126:
Page 127 and 128:
Page 129 and 130:
Page 131 and 132:
Page 133 and 134:
Page 135 and 136:
Page 137 and 138:
Page 139 and 140:
Page 141 and 142:
Page 143 and 144:
3.2. Mesures de gradients de phase
Page 145 and 146:
Page 147 and 148:
Page 149 and 150:
Page 151 and 152:
Page 153 and 154:
Page 155 and 156:
Page 157 and 158:
Page 159 and 160:
3.3. Les fuites micro-ondes 149 3.3
Page 161 and 162:
3.3. Les fuites micro-ondes 151 TTL
Page 163 and 164:
3.3. Les fuites micro-ondes 153 Au
Page 165 and 166:
3.3. Les fuites micro-ondes 155 tel
Page 167 and 168:
3.4. Bilan d’exactitude de la fon
Page 169 and 170:
Chapitre 4 Expériences menées ave
Page 171 and 172:
4.1. Un étalon primaire de fréque
Page 173 and 174:
Page 175 and 176:
Page 177 and 178:
Page 179 and 180:
Page 181 and 182:
Page 183 and 184:
Page 185 and 186:
Page 187 and 188:
4.2. Comparaisons de fréquences at
Page 189 and 190:
Page 191 and 192:
Page 193 and 194:
Page 195 and 196:
Page 197 and 198:
Page 199 and 200:
Page 201 and 202:
4.3. Test de l’Invariance de Lore
Page 203 and 204:
Page 205 and 206:
tel-00319950, version 1 - 9 Sep 200
Page 207 and 208:
Page 209 and 210:
Page 211 and 212:
Page 213 and 214:
Page 215 and 216:
Conclusions tel-00319950, version 1
Page 217 and 218:
Conclusions 207 tel-00319950, versi
Page 219 and 220:
Perspectives 209 expériences de ty
Page 221 and 222:
Perspectives 211 Ces dispositifs de
Page 223 and 224:
Annexe A Quelques données utiles t
Page 225 and 226:
A.2. Atome de rubidium 87 215 A.2 A
Page 227 and 228:
A.3. Paramètres de la fontaine FO2
Page 229 and 230:
Annexe B Compléments tel-00319950,
Page 231 and 232:
221 tel-00319950, version 1 - 9 Sep
Page 233 and 234:
Annexe C tel-00319950, version 1 -
Page 235 and 236:
PRL 96, 060801 (2006) PHYSICAL REVI
Page 237 and 238:
PRL 96, 060801 (2006) PHYSICAL REVI
Page 239 and 240:
Bibliographie [1] E. Simon. Vers un
Page 241 and 242:
BIBLIOGRAPHIE 231 [22] L. Cutler, C
Page 243 and 244:
BIBLIOGRAPHIE 233 [46] K. Beloy, U.
Page 245 and 246:
BIBLIOGRAPHIE 235 [70] A. Bauch, T.
Page 247 and 248:
BIBLIOGRAPHIE 237 [92] R. Srianand,
Page 249 and 250:
BIBLIOGRAPHIE 239 S. Bize, G. Santa
Page 251 and 252:
tel-00319950, version 1 - 9 Sep 200
show all

Fontaine atomique double de cÃ©sium et de rubidium avec une ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?