Laser continu à 205 nm : application à la mesure du déplacement de Lamb dans l'hydrogène - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1995

Laser continu à 205 nm : application à la mesure du déplacement de Lamb dans l'hydrogène

Résumé

The subject of this thesis is the construction of an experimental set-up, and in particular of a tunable continuous-wave laser at 205nm, for the measurement of the ground state Lamb shift in atomic hydrogen. Chapter 1 deals with the Lamb shift from a historical point of view, and with the interest of its measurement, for metrology and test of quantum electrodynamics. Chapter 2 is devoted to the theory of the hydrogen atom. The principle of the experiment is based on the comparison of two frequencies which are in a ratio four : those of the two-photon transitions of 2S-6S or 2S-6D and 1S-3S. Chapter 3 describes the experimental set-up used to measure the 2S-6D transition which is excited by a titanium-sapphire laser at 820nm. The 205nm light required to excite the 1S-3S transition is generated by two frequency-doublings of the titanium-sapphire laser, made in non-linear crystals placed in enhancement cavities. Chapter 4 is entirely devoted to the frequency-doubling. After a recall of non-linear optics, the enhancement cavities are described in detail, as well as the results we achieved. At last chapter 5 describes the research for a signal on the 1S-3S transition : the construction of a ground state atomic beam, and the development of the detection system. This work has led to a preliminary measurement of the ground state Lamb shift in atomic hydrogen : L(1S) = 8172.850 (174) MHz whose result is in very good agreement with both the previous measurements and the most recent theoretical results.
L'objet de cette thèse est la construction d'un dispositif expérimental, et en particulier d'un laser continu, accordable à 205nm, pour la mesure du déplacement de Lamb du niveau fondamental de l'atome d'hydrogène. le chapitre 1 du mémoire présente le déplacement de Lamb d'un point de vue historique, et l'intérêt que présente sa mesure, tant pour la métrologie que pour tester l'électrodynamique quantique. Le chapitre 2 est consacré à un résumé de la théorie de l'atome d'hydrogène. Le principe de l'expérience repose sur la comparaison de deux fréquences qui sont dans un rapport quatre : celles des transitions à deux photons 2S-6S ou 2S-6D et 1S-3S. Le chapitre 3 décrit le dispositif expérimental utilisé pour mesurer la transition 2S-6D, qui est excitée par un laser titane -saphir à 820nm. Le rayonnement à 205nm nécessaire à l'excitation de la transition 1S-3S est obtenu en doublant deux fois la fréquence du laser titane-saphir. Ces deux doublages successifs sont faits dans des cristaux non linéaires placés dans des cavités de surtension externes. Le chapitre 4 est entièrement consacré aux doublages de fréquence : après des rappels théoriques d'optique non linéaire, les deux cavités sont présentées en détail, ainsi que les résultats obtenus. Enfin, le chapitre 5 présente toute la recherche du signal sur la transition 1S-3S : la construction d'un jet d'atomes dans l'état fondamental et la mise au point du système de détection. Ce travail a permis d'obtenir une mesure préliminaire du déplacement de Lamb du niveau fondamental de l'atome d'hydrogène : L(1S) = 8172.850 (174) MHz dont le résultat est en très bon accord, aussi bien avec les mesures précédentes qu'avec les résultats théoriques les plus récents.
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Dates et versions

tel-00011899 , version 1 (09-03-2006)

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  • HAL Id : tel-00011899 , version 1

Citer

Sophie Bourzeix. Laser continu à 205 nm : application à la mesure du déplacement de Lamb dans l'hydrogène. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1995. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011899⟩
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