Détermination absolue de g dans le cadre de l'expérience de la balance du watt - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Absolute determination of g in the frame of the watt balance experiment

Détermination absolue de g dans le cadre de l'expérience de la balance du watt

Sébastien Merlet

Résumé

The watt balance project aims to link the kilogram denition to the Planck constant h. The weighting of the mass involved requires a determination of the acceleration g with an uncertainty better than 10-8. This work aims to determine g with an atomic gravimeter and a dedicated gravimetric site. With a characterized relative gravimeter, a gravity mapping of the two pillars of the LNE experiment has been done and a model of the gravity variations has been performed. It gives an access to the gravity difference between two points in a 50 m3 volume above the pillars with an uncertainty lower than 3 µGal (3*10-8 m:.s-2). The gravity difference between the two centre points is lower than the µGal. The absolute determination of g is realized with a 87Rb matter wave gravimeter. Its conception is based on a work started on 2002 with the realization of a prototype which capabilities have been identied. The different elements of this new gravimeter are detailed in this work. The first signals were obtained in 2009. The device was the first atomic gravimeter to participate to an international comparison: ICAG'09 at BIPM. The characterization of the device has then been continued on the gravimetric pillar at LNE where the sensitivity reach a floor at 0.4 µGal in 100 min. The accuracy budget is 5.4 µGal, it was tested during a bilateral comparison with an FG5: the difference is (4.3 +- 6.2) µGal (k=1).
Le projet balance du watt propose de relier la définition du kilogramme à la constante de Planck h. La pesée de la masse impliquée nécessite une détermination de l'accélération de la pesanteur g avec une exactitude meilleure que 10-8. Cette thèse vise à réaliser cette détermination à l'aide d'un gravimètre atomique et d'un site gravimétrique dédié. Avec un gravimètre relatif caractérisé, une cartographie gravimétrique des deux massifs consacrés à l'expérience du LNE a été réalisée puis un modèle des variations de gravité a été développé. Il permet de déterminer la différence de gravité entre deux points dans un volume de 50 m3 au dessus des massifs avec une incertitude inférieure à 3 µGal (3 * 10-8 m.s-2). Entre les deux points centraux, l'incertitude est inférieure au µGal. La détermination absolue de g est réalisée avec un nouveau gravimètre absolu mobile à ondes de matière de 87Rb. Sa conception repose sur le travail débuté en 2002 avec la réalisation d'un prototype dont les limites ont été identifiées. Les différents éléments de ce nouveau gravimètre sont caractérisés dans cette thèse. Les premiers signaux ont été obtenus en 2009 puis l'instrument a été le premier gravimètre atomique à participer à une comparaison internationale : l'ICAG'09 au BIPM. La caractérisation de l'instrument a été poursuivie sur le site du LNE où la sensibilité atteint un plateau à 0,4 µGal après 100 min de mesure. Le budget d'incertitude obtenu de 5,4 µGal a été éprouvé lors d'une comparaison bilatérale avec un FG5 : l'écart de mesure obtenu est de (4,3 +- 6,2) µGal (k=1).
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Dates et versions

tel-00517127 , version 1 (13-09-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00517127 , version 1

Citer

Sébastien Merlet. Détermination absolue de g dans le cadre de l'expérience de la balance du watt. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Observatoire de Paris, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00517127⟩
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