Interférométrie atomique avec l'atome de lithium : analyse théorique et construction d'un interféromètre, applications. - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 1999

Interférométrie atomique avec l'atome de lithium : analyse théorique et construction d'un interféromètre, applications.

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Caroline Champenois

Abstract

This thesis is devoted to studies which prepared the construction of an atom Mach-Zehnder interferometer. In such an interferometer, the propagating waves are spatially separated, and the internal state of the atom is not modified. The beam-splitters are diffraction gratings, consisting of standing optical waves near-resonant with an atomic transition. We use the Bloch functions to define the atom wave inside the standing wave grating and thus explain the diffraction process in different cases. We developed a nearly all-analytical model for the propagation of an atom wave inside a \MZ \ interferometer. The contrast of the signal is studied for many cases: phase or amplitude gratings, effects of extra paths, effects of the main mismatches, monochromatic or lightly polychromatic sources. Finally, we discuss three interferometric measurements we think very interesting. The first, the index of refraction of gas for atomic waves, is studied in detail, with numerical simulations. The other measures we propose deal with the electrical properties of lithium. We discuss the ultimate limit for the measure of the static electric polarizability of lithium by atomic interferometry. Then, we discuss how one could measure the possible charge of the lithium atom. We conclude that an optically cooled and collimated atom beam would improve precision.
Cette thèse présente les études préparatoires à la construction d'un interferometre atomique de Mach-Zehnder, utilisant le lithium. Dans cet interferometre, les faisceaux qui interfèrent sont spatialement séparés sans que l'état interne des atomes soit modifié. Les séparatrices sont des réseaux de diffraction formés d'ondes laser stationnaires et quasi-résonnantes. Nous expliquons le processus de diffraction dans différents régimes, en utilisant les fonctions de Bloch pour représenter l'onde atomique à l'intérieur de l'onde laser. Dautre part, nous avons développé un modèle presque totalement analytique de la propagation des ondes atomiques dans les interféromètres de Mach-Zehnder, pour étudier le contraste du signal d'interférences de manière très générale : cas des réseaux d'amplitude ou des réseaux de phase, effets des faisceaux parasites, effets des principaux déréglages, cas monochromatique ou faiblement polychromatique. Enfin, nous discutons trois mesures interférométriques qui nous semblent particulièrement intéressantes. L'indice de réfraction d'un gaz pour une onde atomique est étudiée en grand détail. Les autres expériences proposées concernent les propriétés électriques de l'atome de lithium. Nous discutons les limites ultimes de la mesure de la polarisabilité électrique statique du lithium par interférometrie atomique. Nous montrons ensuite comment on peut, en modifiant la configuration expérimentale, mesurer l'éventuelle charge de l'atome de lithium, avec une très grande sensibilité, comparable à celle des expériences antérieures, à condition d'utiliser des atomes ralentis.
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  • HAL Id : tel-00003602 , version 1

Cite

Caroline Champenois. Interférométrie atomique avec l'atome de lithium : analyse théorique et construction d'un interféromètre, applications.. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 1999. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00003602⟩
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