Thèse soutenue

Horloge à réseau optique au Strontium : une deuxième génération d'horloges à atomes froids
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Auteur / Autrice : Rodolphe Le Targat
Direction : Christophe SalomonPierre Lemonde
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique et communications
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les fontaines atomiques, basées sur une transition micro-onde du Césium ou du Rubidium, constituent l'état de l'art des horloges atomiques, avec une exactitude relative avoisinant 10^{-16}. Il apparaît cependant clairement aujourd'hui qu'il sera difficile de dépasser significativement ce niveau de performance avec un dispositif de ce type. L'utilisation d'une transition optique, toutes choses étant égales par ailleurs, ouvre la perspective d'une amélioration de 4 ou 5 ordres de grandeur de la stabilité et de l'incertitude relative sur la plupart des effets systématiques. Les effets liés au mouvement des atomes peuvent être, quant à eux, contrôlés d'une façon totalement différente, en les piégeant dans un réseau optique pour éviter la phase de vc ballistique caractéristique des fontaines. Le point clef de cette approche réside dans le fait que les paramètres de ce piège peuvent être ajustés de façon à s'affranchir du déplacement lumineux si l'on sélectionne une transition d'horloge faiblement permise J=0 -> J=0. A cet égard, l'atome de strontium est l'un des candidats les plus prometteurs, la transition ^1 S_0 -> ^3P _0 présente une largeur naturelle de 1 mHz, et plusieurs autres transitions facilement accessibles peuvent être utilisées en vue d'un refroidissement laser efficace des atomes jusqu'à une température de 10 μK. Ce manuscrit de thèse d'une part démontre la faisabilité expérimentale d'une horloge à réseauoptique basée sur l'atome de strontium, et d'autre part expose une évaluation préliminaire de l'exactitude relative avec l'isotope fermionique ^{87}Sr, à un niveau de quelques 10^ {15}.